氢气储运技术研究现状与工程运用(修改终结版)
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而利用吸氢材料与固体反应生成固溶体和氢化物的固体 储氢方式, 能有效地克服气、液两种储存方式的不足, 因此被研究界普遍看好。
9
1.2.1无机储氢材料
基于镁基合金材料：储氢合金是指在一定温度和压强下, 能可逆
地大量吸收、储存和释放氢气的金属复合物。其储氢机理是氢分子被 吸附在金属表面后, 离解成氢原子嵌入到金属的晶格中形成氢化物。 合金作为储氢材料, 具有储氢量大, 安全可靠, 无污染, 可重复使用 等特点。
引言
氢能的特性
燃烧性能好 对环境友好 利用形式多样 贮运形式多样
1
氢能的限制
制取方面
储存方面
制取能耗高 产氢率较低 设备成本较高.
成本过高 安全问题 技术要求高
安全性方面
着火范围宽 着火能更低 更容易泄漏 传播速度快
更容易爆炸
2
氢气的储运技术研究现状 及其工程应用
组长：李辉 PPT制作： 邹远辉 PPT报告： 许静 资料收集：曾世荣、曹奇敏、
技术完全成熟； 储氢密度大
某些技术已得到应用； 固态储存；
无外形限制； 热效应可加以利用
不足
200atm时储氢量少； 高压下能量密度可于液氢媲美，
但低于汽油和煤油； 高压储存技术仍在发展中
需要极好的绝热容器以维持低温； 生产过程耗能较高，成本高； 有蒸发损失； 能量密度低于液体化石燃料
重量大； 性能随时间退化； 目前阶段价格昂贵； 加氢时需冷却循环过程
11
1.3高压氢气储运设备简介
1.3.1现有储氢方式的对比:
12
1.3.2高压储氢的商业化发展：
高压储氢虽然在储氢密度方面受到一定的 限制 ,但仍具有储氢设备结构较为简单、压缩氢气 制备的能耗低、充装速度快等优点。
随着轻质高压储氢技术的发展 ,高压储氢技 术已得到快速发展。世界上绝大多数从事燃料电池 汽车研究的公司 ( 如通用、三菱、 DaimlerChrysler Ford 等) 均将高压氢气作为燃 料电池汽车的储氢方式。
无机氢化物储氢材料：近年来, 无机储氢材料由于具有相 对较高的储氢质量比和良好的吸放氢性能而备受青睐, 其 储氢机理是碱金属和氢反应生成无机金属氢化物, 这种氢 化物受热或者与水反应可以分解放出氢气。
10
1.2.2有机储氢材料
碳基材料：具有优良的储氢性能，储氢过程是通过物理吸附来实现的该材料 的物理吸附性能与其表面积的大小密切相关。碳基材料由于具有高的比表面 积和多孔结构使其具有储氢容量大、吸放氢条件温和等良好的储氢性能。
15
美国QUANTUM公司开发的第4类车用压力储氢装置
注：该装置一次可储氢3.1 kg，装配于GM的HydroGen3汽车上，行驶里程 为170英里。
16
(2)高压氢气的运输设备
主要用于将氢气从产地运输到使用地 或加氢站。有的用大型高压无缝气瓶、 “K ”bottle 气瓶盛装氢气 ,并用汽车运 输 ; 有的直接用高压氢气管道输送。管式 拖车用旋压成型的大型高压气瓶盛装氢气。
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SUCCESS
THANK YOU
2019/6/13
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(3)固定式高压氢气储存设备
主要用于在固定场所储存高压氢气 ,如 加氢站和制氢站内的储气罐 ,电厂内储存高 压氢气的储罐等 。
其特点是压力高 ,固定式使用 ,但是重 量的限制不严的，一般都采用较大容量的钢 制压力容器。
故其容器内氢气的储存量大 , 一旦发生 泄漏爆炸事故 ,有可能造成严重损失和人员 伤亡。
13
1.3.2主要高压氢气储运设备简介
根据生产和使用的不同应用方式 , 高压储氢设 备大致可分为 :
14
(1)车用高压储氢容器
是燃料电池汽车或氢内燃机汽车上用于储存高压 氢气的容器。与车用天然气储存容器相比 ,其工作压 力更高。
目前国际上车用储氢容器主要朝着轻质、高压的方 向发展 ,致力于提高效率 ,增加容器可靠性、降低成 本、制定相应标准、结构优化等方面的工作.
可以有很高储存密度，
处于研发阶段；
碳材料储氢
质轻；价廉
未充分证明其可行性
8
1.2氢气储存材料简介
氢气储存材料的性能分析：
氢有气态、液态和固态三种储存方式。 气态储存的安全性差, 储氢的体积密度较小;
液态储氢的体积密度大, 但由于氢气液化要冷却到 20 K 的超低温下才能实现, 因此能耗大、成本高;
氢的储运技术是开发利用氢能的关键性技术，如何有 效地对氢进行储存，并且在使用时能够方便地释放出 来，是该项技术研究的焦点。
目前的一些储氢材料和技术离氢能的实用化还有较大 的距离，在质量和体积储氢密度、工作温度、可逆循 环性能以及安全性等方面，还不能同时满足实用化要 求。
5
1.1氢气储运方法简介
黄佳平、江生林、彭志权、 张建、鲁钊、陈聪
3
outline
一、氢气的储运设备研究的现状
1.1氢气储运方法简介 1.2氢气储运材料简介 1.3高压氢气储运设备简介 1.4高压氢气储运设备的风险控制
二、氢气的工程应用
2.1氢气的工程应用概述 2.2氢气的工程应用示例（氢动力汽车）
4
一、氢气储运技术研究现状
炭吸附储存、
物理法:液氢储存、高压氢气储存、活性
米管储存、玻璃微球储存、
碳纤维和碳纳
储存
地下岩洞储存等
化学法:金属氢化物储存、有机液态氢化物储存、
储来自百度文库
磁性材料储存等。
无机物储存、铁
运
压缩氢气
运输
6
7
氢气储存主要方法的比较
储氢技术
压力容器储存
液氢储罐
金属氢化物 储氢
优点
200atm以下技术熟； 使用广泛； 成本低
20
21
1.4高压氢气储运设备的风险控制
按照 《特种设备监察条例》的规定 , 高 压氢气储运设备属于特种设备 ,其风险很大 ,必 须采取有效的措施进行控制。
提高设备的本质安全性
三方面
加氢过程中的风险控制
加氢过程中的风险控制
22
1.4.1提高设备的本质安全性
有机化合物材料：有机化合物储氢材料是近年来材料研究的一个新的方向。 在对碳基材料的研究中, 研究者发现,具有大的比表面积和对氢的高的吸附 结合能是决定吸附型材料性能的两个关键因素。于是人们努力寻求具有这类 性质的有机分子材料。
有机液体储氢材料：借助不饱和液体有机物与氢的加氢和脱氢反应来实现的。 目前常用的有机液体氢化物的储氢剂有苯和甲苯, 有机液体氢化物储氢材料 巨大的储氢容量使其具有广阔的前景。
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1.2.1无机储氢材料
基于镁基合金材料：储氢合金是指在一定温度和压强下, 能可逆
地大量吸收、储存和释放氢气的金属复合物。其储氢机理是氢分子被 吸附在金属表面后, 离解成氢原子嵌入到金属的晶格中形成氢化物。 合金作为储氢材料, 具有储氢量大, 安全可靠, 无污染, 可重复使用 等特点。
引言
氢能的特性
燃烧性能好 对环境友好 利用形式多样 贮运形式多样
1
氢能的限制
制取方面
储存方面
制取能耗高 产氢率较低 设备成本较高.
成本过高 安全问题 技术要求高
安全性方面
着火范围宽 着火能更低 更容易泄漏 传播速度快
更容易爆炸
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氢气的储运技术研究现状 及其工程应用
组长：李辉 PPT制作： 邹远辉 PPT报告： 许静 资料收集：曾世荣、曹奇敏、
技术完全成熟； 储氢密度大
某些技术已得到应用； 固态储存；
无外形限制； 热效应可加以利用
不足
200atm时储氢量少； 高压下能量密度可于液氢媲美，
但低于汽油和煤油； 高压储存技术仍在发展中
需要极好的绝热容器以维持低温； 生产过程耗能较高，成本高； 有蒸发损失； 能量密度低于液体化石燃料
重量大； 性能随时间退化； 目前阶段价格昂贵； 加氢时需冷却循环过程
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1.3高压氢气储运设备简介
1.3.1现有储氢方式的对比:
12
1.3.2高压储氢的商业化发展：
高压储氢虽然在储氢密度方面受到一定的 限制 ,但仍具有储氢设备结构较为简单、压缩氢气 制备的能耗低、充装速度快等优点。
随着轻质高压储氢技术的发展 ,高压储氢技 术已得到快速发展。世界上绝大多数从事燃料电池 汽车研究的公司 ( 如通用、三菱、 DaimlerChrysler Ford 等) 均将高压氢气作为燃 料电池汽车的储氢方式。
无机氢化物储氢材料：近年来, 无机储氢材料由于具有相 对较高的储氢质量比和良好的吸放氢性能而备受青睐, 其 储氢机理是碱金属和氢反应生成无机金属氢化物, 这种氢 化物受热或者与水反应可以分解放出氢气。
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1.2.2有机储氢材料
碳基材料：具有优良的储氢性能，储氢过程是通过物理吸附来实现的该材料 的物理吸附性能与其表面积的大小密切相关。碳基材料由于具有高的比表面 积和多孔结构使其具有储氢容量大、吸放氢条件温和等良好的储氢性能。
15
美国QUANTUM公司开发的第4类车用压力储氢装置
注：该装置一次可储氢3.1 kg，装配于GM的HydroGen3汽车上，行驶里程 为170英里。
16
(2)高压氢气的运输设备
主要用于将氢气从产地运输到使用地 或加氢站。有的用大型高压无缝气瓶、 “K ”bottle 气瓶盛装氢气 ,并用汽车运 输 ; 有的直接用高压氢气管道输送。管式 拖车用旋压成型的大型高压气瓶盛装氢气。
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SUCCESS
THANK YOU
2019/6/13
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(3)固定式高压氢气储存设备
主要用于在固定场所储存高压氢气 ,如 加氢站和制氢站内的储气罐 ,电厂内储存高 压氢气的储罐等 。
其特点是压力高 ,固定式使用 ,但是重 量的限制不严的，一般都采用较大容量的钢 制压力容器。
故其容器内氢气的储存量大 , 一旦发生 泄漏爆炸事故 ,有可能造成严重损失和人员 伤亡。
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1.3.2主要高压氢气储运设备简介
根据生产和使用的不同应用方式 , 高压储氢设 备大致可分为 :
14
(1)车用高压储氢容器
是燃料电池汽车或氢内燃机汽车上用于储存高压 氢气的容器。与车用天然气储存容器相比 ,其工作压 力更高。
目前国际上车用储氢容器主要朝着轻质、高压的方 向发展 ,致力于提高效率 ,增加容器可靠性、降低成 本、制定相应标准、结构优化等方面的工作.
可以有很高储存密度，
处于研发阶段；
碳材料储氢
质轻；价廉
未充分证明其可行性
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1.2氢气储存材料简介
氢气储存材料的性能分析：
氢有气态、液态和固态三种储存方式。 气态储存的安全性差, 储氢的体积密度较小;
液态储氢的体积密度大, 但由于氢气液化要冷却到 20 K 的超低温下才能实现, 因此能耗大、成本高;
氢的储运技术是开发利用氢能的关键性技术，如何有 效地对氢进行储存，并且在使用时能够方便地释放出 来，是该项技术研究的焦点。
目前的一些储氢材料和技术离氢能的实用化还有较大 的距离，在质量和体积储氢密度、工作温度、可逆循 环性能以及安全性等方面，还不能同时满足实用化要 求。
5
1.1氢气储运方法简介
黄佳平、江生林、彭志权、 张建、鲁钊、陈聪
3
outline
一、氢气的储运设备研究的现状
1.1氢气储运方法简介 1.2氢气储运材料简介 1.3高压氢气储运设备简介 1.4高压氢气储运设备的风险控制
二、氢气的工程应用
2.1氢气的工程应用概述 2.2氢气的工程应用示例（氢动力汽车）
4
一、氢气储运技术研究现状
炭吸附储存、
物理法:液氢储存、高压氢气储存、活性
米管储存、玻璃微球储存、
碳纤维和碳纳
储存
地下岩洞储存等
化学法:金属氢化物储存、有机液态氢化物储存、
储来自百度文库
磁性材料储存等。
无机物储存、铁
运
压缩氢气
运输
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氢气储存主要方法的比较
储氢技术
压力容器储存
液氢储罐
金属氢化物 储氢
优点
200atm以下技术熟； 使用广泛； 成本低
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1.4高压氢气储运设备的风险控制
按照 《特种设备监察条例》的规定 , 高 压氢气储运设备属于特种设备 ,其风险很大 ,必 须采取有效的措施进行控制。
提高设备的本质安全性
三方面
加氢过程中的风险控制
加氢过程中的风险控制
22
1.4.1提高设备的本质安全性
有机化合物材料：有机化合物储氢材料是近年来材料研究的一个新的方向。 在对碳基材料的研究中, 研究者发现,具有大的比表面积和对氢的高的吸附 结合能是决定吸附型材料性能的两个关键因素。于是人们努力寻求具有这类 性质的有机分子材料。
有机液体储氢材料：借助不饱和液体有机物与氢的加氢和脱氢反应来实现的。 目前常用的有机液体氢化物的储氢剂有苯和甲苯, 有机液体氢化物储氢材料 巨大的储氢容量使其具有广阔的前景。