Кой метод за съхранение на водород е по-изгоден?

Кой метод за съхранение на водород е по-изгоден?

Технологията за съхранение на водород преминава през водородната енергийна част на индустриалната верига до края на горивните клетки и е важна връзка в контролирането на цената на водорода. Методът за съхранение на водород е въпрос на голяма загриженост за хората. В момента често използваните технологии за съхранение на водород включват главно физическо съхранение на водород, химическо съхранение на водород и друго съхранение на водород.

1. Физическо съхранение на водород
Физическата технология за съхранение на водород се отнася до технологията за увеличаване на плътността на водорода чрез промяна на условията за съхранение на водород, за да се постигне съхранение на водород. Тази технология е чисто физически процес, не изисква среда за съхранение на водород, има ниска цена, лесно освобождава водород и има висока концентрация на водород. Разделя се главно на съхранение на газообразен водород под високо налягане и съхранение на втечнен водород при ниска температура.
1) Съхранение на газообразен водород под високо налягане
Технологията за съхранение на газообразен водород под високо налягане се отнася до компресиране на водород под високо налягане и съхраняването му в газообразна форма с висока плътност. Той има характеристиките на ниска цена, ниска консумация на енергия, лесно дехидрогениране и широки работни условия. Това е най-зрялата и най-често използвана технология за съхранение на водород. Той обаче има малък резерв, висока консумация на енергия, изисква контейнер, устойчив на налягане, и има опасни фактори като изтичане на водород и експлозия на контейнер. Плътността на съхранение на водород при тази технология е силно повлияна от налягането, а налягането е ограничено от материала на резервоара за съхранение. Следователно текущата гореща точка на изследване е подобряването на материалите за резервоари за съхранение. При 30-40 MPa нарастването е по-бързо, а когато налягането е по-голямо от 70 MPa, промяната е много малка. Следователно работното налягане на резервоара за съхранение трябва да бъде между 35 и 70 MPa. Следователно намирането на лек, устойчив на високо налягане резервоар за съхранение на водород се превърна в ключ към съхранението на газообразен водород под високо налягане. Понастоящем контейнерите за съхранение на газообразен водород под високо налягане се разделят основно на четири типа: бутилки от чист стоманен метал (Тип I), бутилки с обръч от влакна със стоманена обвивка (Тип II), изцяло обвити бутилки с алуминиеви влакна (Тип III) и пластмасови бутилки, обвити с влакна (тип IV). Сред тях бутилките тип III и тип IV имат предимствата на малкото съотношение тегло към обем и високата плътност на съхранение на водород на единица маса и са широко използвани в превозни средства с водородни горивни клетки. Работното налягане на бутилките за съхранение на водород под високо налягане обикновено е 35-70 MPa. Вътрешните бордови системи за съхранение на водород под високо налягане използват главно 35 MPa бутилки от тип III, докато чуждите страни използват главно 70 MPa бутилки от тип IV.
2) Криогенно съхранение на течен водород
Криогенната технология за съхранение на течен водород използва характеристиките на втечняване на водород при условия на високо налягане и ниска температура и обемната му плътност е 845 пъти по-голяма от тази в газообразно състояние, за да се постигне ефективно съхранение на водород, а ефективността му на транспортиране е по-висока от тази на газообразния водород. Въпреки това, за да се осигурят условия на ниска температура и високо налягане, не само има изисквания за материала на резервоара за съхранение, но също така се изисква съвпадаща стриктна изолационна схема и охладително оборудване. Следователно обемът на резервоара за съхранение на криогенно съхранение на втечнен течен водород обикновено е малък, а масовата плътност на водорода е около 10%. Криогенната технология за съхранение на течен водород се използва главно във военните и космическите полета, а комерсиалните изследвания и приложения току-що са започнали. Въпреки това, поради своите предимства при съхранение и транспортиране в голям мащаб и на дълги разстояния, с официалното прилагане на трите национални стандарта на моята страна за течен водород и непрекъснатия напредък и намаляване на разходите на технологията за съхранение на водород, криогенното съхранение на течен водород може да съществува съвместно с съхранение на газообразен водород под високо налягане в бъдеще.

2. Химично съхранение на водород
Технологията за химическо съхранение на водород е технология, която използва среда за съхранение на водород, за да реагира с водород при определени условия за генериране на стабилни съединения и след това освобождава водород чрез промяна на условията. Това включва главно съхранение на органичен течен водород, съхранение на течен амоняк на водород, координирано съхранение на водород от хидрид, съхранение на неорганичен водород и съхранение на водород в метанол.
1) Съхранение на органичен течен водород
Технологията за съхранение на органичен течен водород се основава на реакцията на хидрогениране на ненаситена течна органична материя под действието на катализатор за генериране на стабилни съединения и след това реакция на дехидрогениране, когато е необходим водород. Често използваната ненаситена течна органична материя и нейните свойства са показани в таблицата. .
2) Съхранение на водород в течен амоняк
Водородът и азотът се синтезират в течен амоняк под действието на катализатор и се съхраняват и транспортират под формата на течен амоняк. Течният амоняк се разлага и освобождава водород при нормално налягане и около 400 ℃. В сравнение с изключително ниската температура на втечняване на водорода от -253 ℃, изисквана от технологията за съхранение на течен водород с ниска температура, температурата на втечняване на амоняка при една атмосфера е много по-висока при -33 ℃, а методът "водород-амоняк-водород" консумира по-малко енергия, е по-лесно за изпълнение и транспортиране и е по-малко трудно. В същото време обемната плътност на съхранение на водород в хранилището на течен амоняк е 1,7 пъти по-висока от тази на течния водород и е много по-висока от технологията за съхранение на газообразен водород в ремарке с дълги тръби. Тази технология има определени предимства при съхранение и транспортиране на водородна енергия на дълги разстояния. Съхранението на течен амоняк и водород обаче има и много недостатъци. Течният амоняк е силно корозивен и токсичен и има потенциални рискове от увреждане на оборудването, човешкото тяло и околната среда по време на съхранение и транспортиране; процесът на синтетичен амоняк е сравнително зрял в моята страна, но има известна част от загубите в процеса на преобразуване; оборудването за синтетичен амоняк и разграждането на амоняка и терминалното оборудване за индустрията все още трябва да бъдат интегрирани.
3) Съхранение на водород в метанол
Зеленият метанол има висока енергийна плътност и е идеален течен метод за съхранение и транспортиране на енергия. Използването на възобновяема енергия за генериране на зелен водород и след това комбинирането му с въглероден диоксид за генериране на зелен метанол, който е лесен за съхранение и транспортиране, е важен път към нулеви въглеродни емисии.
3) Съхранение на водород в координационен хидрид
Координационното съхранение на водород в хидрид използва алкални метали, за да реагират с водорода, за да генерират йонни хидриди, които се разлагат на водород при определени условия. Следната таблица показва свойствата за съхранение на водород на обикновените координационни хидриди.
4) Съхранение на водород от неорганични съединения
Неорганичните материали за съхранение на водород се основават на взаимното преобразуване между бикарбонат и формиат за постигане на съхранение и освобождаване на водород.

Резюме: В момента съхранението на газообразен водород под високо налягане е основното течение, но развитието му е ограничено поради безопасност и плътността на съхранение на водород е ниска, което не е подходящо за широкомащабен транспорт на дълги разстояния; нискотемпературното съхранение на течен водород е изправено пред много трудности при своето развитие в Китай поради високата цена и трудността при съхранение и транспортиране; Технологията за съхранение на течен органичен водород има големи предимства по отношение на безопасността, плътността на съхранение на водорода и ефективността на съхранение и транспортиране. При предпоставката, че както съхранението на водород при високо налягане от 70 MPa, така и съхранението на течен водород при ниска температура в моята страна изостават, се очаква това да се превърне в един от основните начини за съхранение и транспортиране на водород в моята страна в бъдеще. Като материал за съхранение на водород, хидридът има предимството да съхранява водород при висока плътност при ниско налягане в сравнение с водорода под високо налягане.