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最全燃料電池系列科普報告（制氫、儲運、燃料電池系統、混合動力）

2017-09-25 11:09:29 電池視界　點擊量：評論 (0)

燃料電池系列科普報告----制氫我國燃料電池基礎設施建設進入加速期，為燃料電池汽車商業化做好充分準備。加氫基礎設施是燃料電池發展的重要保障，氫氣的低成本輸運也是需要重點攻克的難題，適合燃料電池汽車的高

燃料電池系列科普報告----儲運

我國燃料電池基礎設施建設進入加速期，為燃料電池汽車商業化做好充分準備。加氫基礎設施是燃料電池發展的重要保障，氫氣的低成本輸運也是需要重點攻克的難題，適合燃料電池汽車的高純度氫氣來源也是重要問題。

此前的系列科普中，已經介紹了氫氣的制取。在本文中，將會為大家介紹氫氣制成后的儲運問題，其中包括管道運輸與專用車輛運輸兩個部分，并介紹我國加氫站的發展狀況。

思考的問題：

1、氫氣制成后，主要的儲運方式有哪些？

2、各方法發展現狀與成本如何？

3、不同的方法是否與加氫站的多少有關？加氫站的建設情況如何？

重要結論

氫氣儲運的關鍵問題在于安全性及成本問題。目前來看，管道運輸與特殊車輛運輸是性價比較高的兩種儲運方式。從實際應用上看，長距離運輸更適宜使用管道運輸，而特殊車輛運輸，如魚雷車等，更加適合于短距離氫氣的運輸。但不論哪種運輸方式，其成本與發展都與加氫站的建設有很大的關系，我國正努力加快加氫站的建設。

1、氫氣的主要儲存及運輸方式

氫氣運輸一直是阻擋氫燃料運用的一個重大障礙。由于氫氣極小的密度以及易燃易爆的特性，現場生產就地使用是最佳的方式。但由于低成本、小規模、靈活分部的制氫方式尚未實現，作為汽車燃料的氫氣需要進行貯運。氫的貯運方式主要有氣態貯運、液態貯運和金屬氫化物貯運。其中前三者是傳統的儲氫方法，各具有其優缺點。目前加氫站普遍采用的是利用長管拖車貯運高壓氣態氫氣。

不同的儲運方式，運輸成本與成本又有所不同。如氣氫拖車是未來一段時間內的主要運輸方式。以200Km運輸距離和每天10噸的運輸規模來看，成本可達到2.02元/Kg；管道運輸運營成本低，運輸規模龐大，但投資成本高，且只能點對點，難以成為主流；液氫罐車是未來的重要方向，運輸能力是氣氫拖車的10倍以上，成本隨規模上升而下降。

2、氫氣儲運—管道運輸

2.1管道運輸概況分析

雖然管道運輸只能做到點對點，但對于大量、長距離的氫氣輸送來說，管道運輸仍然是最有效的方法。氫氣的長距離管道輸送已有60余年的歷史。目前，全球用于輸送工業氫氣的管道總長已超過1000公里，直徑0.25-0.3m，操作壓力一般位1-3MPa，輸氣量310-8900Kg/h,其中德國擁有208公里，法國空氣液化公司在比利時、法國、新西蘭擁有880公里，美國也已達到720公里。

國內首條氫氣專用運輸管道，如石化洛陽煉化濟源至洛陽氫氣輸送管道工程，于2015年10月竣工完成。線路水平長度為25公里，年輸氣量10.04萬噸。管道沿線地形以丘陵為主，地勢起伏較大，管道沿線頂箱涵穿越鐵路2處，頂管穿越省級高速公路1處、等級公路5處，定向鉆穿越沖溝2次、穿越河流1次。

實際上，目前的天然氣管道就可用于輸送氫氣和天然氣的混合氣體，也可經過改造輸送純氫氣，這主要取決于鋼管財智中的含碳量，盡量使用含碳量低的材料制成的管道來運輸氫氣，減少因氫脆現象而導致的氫氣逃逸。

2.2管道運輸成本分析

分別對加氫站數量為1個、4個、8個、16個共四種情況計算氫氣運輸成本。假設加氫站距離氫源點的距離一定，經過試驗模擬可知，氫氣的運輸成本隨著每個加氫站規模的增加而迅速減少，但三條曲線基本重疊，說明加氫站數量的增加并不減少氫氣運輸成本，其原因是增加加氫站需要另外鋪設氫氣管道，其昂貴的投資使氫氣運輸成本基本維持不變。根據結果可知，當加氫站規模達到1500Kg/d時，氫氣的運輸成本大約為6元/Kg。

3、氫氣儲運—魚雷車

在所有元素中，氫的重量最輕，標準狀態下，它的密度為0.0899g/L，氣態壓縮高壓儲氫是最普通最直接的儲氫方式，通過減壓閥即可將氫氣排除和調節排氣量的大小。

氣氫魚雷拖車是未來一段時間內的主要運輸方式。以200Km運輸距離和每天10噸的運輸規模來看，成本可達到2.02元/Kg；大部分成本來自于壓縮/液化設備、存儲設備的投資，對于氫氣的短途運輸，是一個非常不錯的選擇。

按照同樣的成本分析方法，經過分析，當加氫站數量少時，運輸成本可高達4.7元/Kg。隨著加氫站數量的增加和加氫站規模的增大，成本逐漸降低，但是在加氫站數量較少時，成本在下降過程中出現波動。這與長管拖車利用效率有關。

4、氫氣儲運基礎設施—加氫站的建設

加氫站的建設不僅與氫氣儲運緊密相關，而且與燃料電池車的使用也有著密不可分的聯系。目前，我國現有加氫站數量稀少，且沒有長期規劃。據介紹，國內加氫站僅有4個，分別是2006年建成的北京加氫站，2008年建成的上海安亭加氫站，2011年建設了簡易的加氫站，2015年最新建成的鄭州宇通加氫站。上海安亭加氫站始建于2007年11月，該站主要采用外供氫氣，加注壓力為35MPa，存儲壓力為43.8MPa，存儲容量為800公斤。截至2015年6月，安亭加氫站累計加注6013次，加注總量為10216公斤。

雖然我國目前尚未制定加氫站建設規劃，隨著世界各國都啟動了加氫站建設，可以預測我國在補貼燃料電池汽車的同時也將進行積極的加氫站布局。

在燃料電池汽車遠遠未普及的當下，國務院已經為加氫站的設計建造和氫氣的運輸存儲都制訂了嚴格的標準，為未來燃料電池汽車基礎設施的建設打好基礎。

總結

目前的氫氣輸運方法中，公路運輸的改造成本最小，也是日本正在采用的方法，具有較強的借鑒意義。管道伴輸如果成功，將可以極大降低氫氣的運輸成本，但是目前看距離實際應用仍有一定距離。