氫能是能源轉型升級的重要載體，是實現碳達峰碳中和的重要解決方案。氫氣儲運是連接氫氣生產端和需求端的關鍵橋梁，低成本高效的氫氣儲運技術是實現氫氣大規模應用的必要保障。
01.氫氣儲存技術
根據氫氣的存儲狀態可將氫氣儲存方式分為常溫高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、有機液態儲氫和固態儲氫等。目前，常溫高壓氣態儲氫是當前我國最成熟的儲氫技術，占絕對主導地位。低溫液態儲氫尚處起步階段，是未來大規模用氫的良好解決方案。有機液態儲氫處于技術研發階段，是未來有發展潛力的氫氣低價儲運技術之一。固態儲氫尚處示范階段，具有實用化前景的是金屬氫化物基儲氫合金。
-
常溫高壓氣態儲氫是指將氫氣壓縮在儲氫容器中，通過增壓來提高氫氣的容量，滿足日常使用。這是一種應用廣泛、灌裝和使用操作簡單的儲氫方式，具有成本低、能耗低、充放速度快的特點。缺點是儲氫密度低，安全性較差，只能適用于小規模、短距離的運輸場景。
-
低溫液態儲氫屬于物理儲存，是一種深冷氫氣存儲技術。氫氣經過壓縮后，深冷到21K（約-253°C）以下，使之變為液氫，然后儲存在專用的低溫絕熱液氫罐中，密度可達70.78kg/cm3，是標準情況下氫氣密度的850倍左右，體積比容量大，適用于大規模、遠距離的氫能儲運。缺點是對儲氫容器的絕熱要求很高，液化和運輸過程中能耗大。
-
有機液態儲氫屬于化學儲存，利用有機液體（環己烷、甲基環己烷等）與氫氣進行可逆加氫和脫氫反應，能夠實現常溫常壓下氫氣儲運。這種儲氫方式的優勢在于儲氫密度比較高、安全性高。缺點是需要配備相應的加氫脫氫裝置，流程繁瑣，效率較低，增加儲氫成本，影響氫氣純度。
-
固態儲氫是以金屬氫化物、化學氫化物或納米材料等作為儲氫載體，通過化學吸附和物理吸附的方式實現儲氫，具有儲氫密度高、儲氫壓力低、安全性好、放氫純度高等優勢。缺點是成本高，放氫需要較高溫度下進行。
02.氫氣輸送技術
根據儲氫狀態氫氣輸送分為氣態輸送、液態輸送和固態輸送，氣態和液態為目前的主流方式。根據運輸工具，氫氣輸送主要有長管氣態拖車、液氫槽罐車和管道（純氫管道、天然氣管道混輸）輸氫。
-
氣態長管拖車輸氫是當前較為成熟的運氫方式。國際上已有廠商采用45-55MPa的氫氣瓶組進行氫氣運輸。國內目前只有20MPa鋼制高壓長管拖車和瓶組，儲氫密度低，未來將以30MPa及以上的高壓力等級為主。
-
全球氫氣液化裝置50余座，總產能超過470噸/天，在北美應用較多。我國有4座氫液化裝置投入使用，均在航天領域，總產能約5噸/天，占全球約1%。液氫在美歐的生產、儲運、加注及應用等各項技術均已相對成熟。我國液氫產業各環節都比較薄弱，尤其是儲運。我國液氫儲運技術發展起步較晚且關鍵設備進口受限，制約著液氫的規模化應用。世界首條液氫運輸船2020年在日本下水，從事澳大利亞到日本的液氫輸遠。隨著液氫進出口貿易的增加，未來船舶運液氫有望成為主要運氫方式之一。
-
輸氫管道在全球已建成約5000km，其中約85%分布在美國和歐洲，工作壓力在4MPa-8MPa。我國輸氫管道總長約400km，分布在環渤海灣、長三角、中原等地。我國輸氫管道較短、設計壓力較低，未來需要發展高壓的長輸管道，以實現大規模輸氫。
03.氫氣儲運經濟性
目前，技術上成熟、經濟上可行的儲運方式主要是氣態氫儲運。EVTank的研究結果顯示，氣氫拖車在300km以內運輸具有成本優勢，液氫罐車在中遠距離運輸具備優勢，尤其在400km后液氫的成本優勢大于管道運輸（利用率20%）。管道輸氫前期投資建設成本較高，其運輸成本受運能利用率影響，運能利用率越高越經濟。隨著氫能產業規模的發展擴大，未來長距離、大規模的氫氣運輸中管道輸氫有望成為最優運輸方式。
國際可再生能源署發布的《實現1.5℃氣候目標的全球氫能貿易：氫能載體技術回顧》報告，通過對比壓縮氣態氫氣與氨（遠洋或沿海長距離的氨運輸一般采用冷凍型氨運輸船）、液氫和液態有機氫載體等不同的氫能運輸方式對成本產生的影響，對未來氫能運輸的技術路線作出預判。運氨船可以運輸更遠的距離，且適合各種規模大小的項目；管道運輸受距離限制較大，只適合1-2000公里的運輸；液氫儲罐能量密度更占優勢，在相對較短的距離和大流量上具有吸引力；LOHC對較小規模的項目有吸引力。
04.氫儲運未來發展趨勢
《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》指出，以安全可控為前提，積極推進技術材料工藝創新，支持開展多種儲運方式的探索和實踐。提高高壓氣態儲運效率，加快降低儲運成本，有效提升高壓氣態儲運商業化水平。推動低溫液氫儲運產業化應用，探索固態、深冷高壓、有機液體等儲運方式應用。開展摻氫天然氣管道、純氫管道等試點示范。逐步構建高密度、輕量化、低成本、多元化的氫能儲運體系。
注：文中觀點僅供分享交流，不代表本公眾號立場，轉載請注明出處，如涉及版權等問題，請您告知，我們將及時處理！
原文始發于微信公眾號（華領新材）：我國氫儲運技術現狀及發展趨勢