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氫能產(chǎn)業(yè)包括制氫、儲氫和應(yīng)用三個環(huán)節(jié)。制氫是儲氫的基礎(chǔ),儲氫是現(xiàn)在氫能行業(yè)面臨的瓶頸,衡量氫氣存儲技術(shù)好壞的依據(jù)包括有儲氫成本、儲氫密度和安全性等幾方面。 下面簡短介紹一下各種儲氫方式。 一.高壓儲氫 氫質(zhì)量含量1~5.8wt%,壓力為35/45/70/90MPa,目前已經(jīng)商業(yè)化。對于氫能汽車中的高壓儲罐,一般有35Mpa和70Mpa兩種,采用碳纖維復(fù)合材料組成鋁內(nèi)膽外面纏繞碳纖維材料。雖然現(xiàn)在是較為成熟的儲氫方式,但是它儲量小﹑耗能大,需要耐壓容器壁,而且存在氫氣泄露與容器爆破等不安全因素。 二.液化儲氫 氫質(zhì)量含量>5wt%,將純氫冷卻至-253℃儲存,優(yōu)勢在于儲氫密度高,缺點(diǎn)是超低溫消耗能量大,成本高,氫氣液化需要消耗較大的冷卻能量且損耗的能量約為儲存氫氣的一半,同時液態(tài)儲氫需要儲存容器能耐低溫且具有良好的絕熱性能以避免氫氣的揮發(fā),因此降低液化與放氫成本研制耐低溫且高度絕熱的容器是低溫液態(tài)儲氫急需解決的問題。 三.物理吸附儲氫 氫質(zhì)量含量5.3~9wt%,使用以碳材料為主進(jìn)行物理儲氫,環(huán)境為77k、4MPa,納米碳材料儲氫性能好,還處于實(shí)驗(yàn)階段。 四.液態(tài)有機(jī)化合物儲氫 氫質(zhì)量含量6~8wt%,常溫常壓,儲氫容量大,目前還處于實(shí)驗(yàn)階段。 五.金屬氫化物儲氫 氫質(zhì)量含量1.4~3.6wt%,常溫常壓,安全性好,但是儲氫合金存在易粉化、能量衰減和變質(zhì),目前還處于實(shí)驗(yàn)階段。 六.自然儲氫 自然儲氫包括水儲氫、甲醇儲氫等。其中,水儲氫的氫質(zhì)量含量為11.1wt%,常溫常壓,能量密度高,成本高,以電解水制氫為主。甲醇儲氫的氫質(zhì)量含量為12.5wt%,常溫常壓,能量密度高,成本低。 從上述提到的多種儲氫方式中可以看出,高壓儲氫、低溫液化儲氫、物理吸附儲氫、液態(tài)有機(jī)化合物儲氫、金屬氫化物儲氫等方式,均存在不同程度缺陷,導(dǎo)致儲氫含量低,成本高,穩(wěn)定性、循環(huán)性和安全性能不足。 自然儲氫方式中的甲醇儲氫相比其他儲氫方式具有明顯優(yōu)勢。 首先,儲氫成本低,甲醇(CH3OH)是自然界中絕佳的儲氫介質(zhì),其來源廣泛,成本低,除了可以通過傳統(tǒng)化石能源獲得,還可以通過太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)等可再生能源獲得。 其次,儲氫密度高﹑安全性高,甲醇作為液體儲存和運(yùn)輸?shù)陌踩院捅憬菪远际堑锰飒?dú)厚的,其儲氫重量密度高達(dá)12.5wt%,常溫常壓下的甲醇儲氫要明顯優(yōu)于液化(多級壓縮且冷卻能耗巨大)、高壓(安全性無法保證)和其他儲氫技術(shù)。 目前大規(guī)模甲醇制氫技術(shù)早已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,微型化甲醇制氫技術(shù)已實(shí)現(xiàn)突破。通過甲醇制氫與燃料電池的完美組合產(chǎn)生綠色電力,可廣泛應(yīng)用于通信基站﹑無人機(jī)﹑汽車﹑輪船﹑輕軌電車等領(lǐng)域,不僅可以解決燃料電池用氫難題,而且氫氣使用成本和安全性均得到提升,商業(yè)化價值極高。 |
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