目前,最成熟的儲氫技術是在高壓罐中儲存壓縮氣體。液氫儲存是一種更昂貴的選擇,專用儲罐和保持低溫所需的隔熱材料的前期成本更高。金屬氫化物和化學氫化物存儲是較新的技術,具有更高的存儲密度和安全性,但它們可能比壓縮氣體或液態氫存儲昂貴得多。
III型容器采用了金屬內襯并全包裹了復合材料,可起到氫滲透屏障的作用。金屬襯里通常為鋁(Al)結構,可消除脆化并提供超過5%的機械阻力。III型容器更適合車輛應用,但是它們價格更高。III型容器在高達450 bar的壓力下被證明是可靠的,但是,超過700巴的壓力循環測試仍然存在問題。
然而,由于碳纖維的成本很高,它們的價格也是高得令人望而卻步。成本估算表明碳纖維約占儲罐成本的75%。V型儲罐處于設計階段,可能使用更緊密連接的熱塑性內襯和復合材料結構;復合材料和內襯將由相同的熱塑性聚合物制成,但需要進一步開發以確保這些儲罐在使用中的安全性。
高壓儲氫技術的選擇將取決于幾個因素,包括應用、所需的存儲容量和成本效益。下表給出了不同類型的儲氫罐及其特點。
氫氣也可以作為低溫液體在大氣壓下和壓縮氫中儲存。低溫儲氫比壓縮儲氫更好,因為它更安全,占用的空間更少。當氫氣以液體形式儲存時,其體積密度會上升。在氫氣沸點(253°C)和大氣壓下,液態氫(liquid hydrogen,LH2)的理論體積密度為70g/L,而在室溫下,350巴和700巴的壓縮氫氣的理論體積濃度分別為24 g/L和40 g/L。
使用液氫的主要問題是,產生液體比壓縮氣體需要更多的能量。氫氣的臨界溫度為−240°C,超過該溫度就無法冷凝。由于氫的沸點很低,所以它只能在低溫下以液體的形式儲存。因此,必須采用昂貴的成本進行冷卻。
這一能源密集型過程使用了氫氣中25-40%的能量,而將氫氣壓縮成氣體只使用了10%的能量。因此,LH2低溫容器必須進行真空隔熱,以保持如此低的溫度。它們通常有兩面墻,中間有一個真空,以防止熱量逸出。然而,蒸發損失是無法避免的,因為來自環境的熱量會流入LH2并通過其他部分,每天蒸發損失可高達0.4%。在制造低溫氫氣容器時,主要目標之一是確保液體的表面積盡可能小,這將防止熱量從大氣進入液體。
如果儲罐在一個狹小的空間內,蒸發損失可能是極其危險的。例如,如果一輛裝有低溫氫罐的汽車被放在封閉的車庫里幾天,氫可能會蒸發并引發火災。寶馬已經開發出了可以使用汽油和低溫氫氣的內燃機汽車。還有使用液氫的太空應用和中大型運輸實例。除了可以裝載約4000公斤氫氣的LH2拖車外,LH2船還可以在全球范圍內運輸氫氣。川崎重工有限公司目前正在生產LH2船,可容納11500噸(160000立方米)的H2。
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