氫氣作為一種清潔的二次能源,其儲運技術是實現氫能規模化應用的關鍵環節。近年來,隨著全球對碳中和目標的追求,氫氣儲運技術的開發取得了顯著進展。目前,氫氣儲運技術主要分為高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、固態儲氫和有機液體儲氫等幾大方向。
高壓氣態儲氫技術是當前應用最廣泛的方式,主要通過將氫氣壓縮至35MPa或70MPa的高壓儲氫瓶中儲存和運輸。該技術具有設備簡單、充放氫速度快等優點,但儲氫密度較低,且安全性要求較高。近年來,新型復合材料儲氫瓶的開發使得儲氫壓力和安全性得到提升,例如碳纖維纏繞儲氫瓶已逐步應用于燃料電池汽車等領域。
低溫液態儲氫技術通過將氫氣冷卻至-253℃液化,儲存在絕熱容器中,其儲氫密度遠高于氣態儲氫。該技術適用于大規模、長距離運輸,但液化過程能耗高,且存在蒸發損失問題。目前,日本、德國等國已在液氫儲運領域取得突破,如大型液氫運輸船和儲罐技術的商業化應用。
固態儲氫技術利用金屬氫化物、碳材料等吸附或吸收氫氣,在常溫常壓下實現安全儲運。該技術具有高安全性和高儲氫密度潛力,但當前材料的儲氫容量和循環穩定性仍需提升。近年來,鎂基儲氫材料、MOFs(金屬有機框架)等新型材料的開發為固態儲氫帶來了新的希望。
有機液體儲氫技術通過氫化反應將氫氣存儲在液態有機載體中,運輸后再通過脫氫反應釋放氫氣。該技術可利用現有石油基礎設施,適合長距離運輸,但脫氫過程能耗高且催化劑成本較高。目前,甲苯-甲基環己烷等體系已進入中試階段。
未來,氫氣儲運技術將朝著高效、安全、經濟的方向發展。一方面,多技術融合將成為趨勢,如高壓-低溫復合儲氫技術可兼顧儲氫密度和操作便利性;另一方面,新材料與新工藝的突破將推動儲運成本進一步降低。智能化監控與管理系統的應用將提升儲運過程的安全性。隨著氫能產業的快速發展,氫氣儲運技術有望在2030年前實現大規模商業化應用,為全球能源轉型提供有力支撐。