氫氣的儲存有(yǒu)高壓壓縮、低溫液化、金(jīn)屬氫化物等多種方式,利用水合物技(jì)術儲存氫氣是近年來發展起來(lái)的一項新技術。從水合物儲氫的原理、技術性、經濟性和安全性方麵對水合物儲(chǔ)氫技術進行了分析比較。水合物儲氫技術的能耗與儲能(néng)之比與高壓壓縮法相近,生產成(chéng)本低(dī)於高壓壓縮法和低溫液(yè)化法,而且安(ān)全性較高,是一種潛在的高效儲(chǔ)氣技術。
關鍵詞:水合物反應釜;儲氫;氫(qīng)氣儲存;水(shuǐ)合物技術儲(chǔ)存氫氣反應釜
氫能源因具有來源豐(fēng)富、可再生、熱效率高和燃燒清潔(jié)等特點而受到廣(guǎng)泛(fàn)重視,作為清潔能源可替(tì)代石油、天(tiān)然氣和煤等短缺的化石燃料(liào),將成為21世紀的綠色能源。氫氣作為能源在我國的應用主要(yào)集中在民用和(hé)交通領域,城市現在大力推廣天然氣,在此之前多使用人工煤氣,而人工煤氣中就含有體積分數(shù)約50%的氫氣,這是氫作為能源在民(mín)用(yòng)領域的主要應用,目前(qián)仍占一定的比例。隨著氫能應用研究的不斷深入,特別是氫內燃機汽車和以氫為燃料、通過化學作用產生電能(néng)作為動力的燃料電池汽(qì)車技術日趨(qū)接近大規模商業化應用,氫的儲存技術顯(xiǎn)得十(shí)分重要。從某(mǒu)種意義上來說,氫氣儲存是氫能應用(yòng)的瓶頸技術,大規模、經濟、高效和安全儲氫技(jì)術(shù)的(de)發展將直接影響到氫能技術的推廣應用,尤其是在車輛和移動工具方麵。
水合物技術儲存氫氣反(fǎn)應釜,常用的氫氣儲存方法
由於氫具(jù)有質量輕,難以壓縮,難以液化,易燃、易爆,高壓下可透過容器壁,易與容(róng)器金(jīn)屬形成氫(qīng)化物而產生氫脆的特點,因此(cǐ)探索和尋找適用於大規模儲氫(qīng)的技術將是一項重(chóng)要的研究課題。常見的(de)儲氫技術一般基於化學反應,如(rú)通過氫化物的生成與分解儲氫,或者基於物理吸附,當前大量(liàng)的(de)儲氫研究是基於物理吸附的儲氫方法。目前,氫氣儲存主要有物(wù)理法和化學法(fǎ)兩大類。物理法主要有:高壓氫氣儲存、低溫液化(huà)儲存、玻璃微球儲存、活性炭吸附儲存、地下岩洞儲存、碳納米管儲存(也(yě)包含部分的化學吸附(fù)儲存(cún))、水(shuǐ)合物儲存。化學法主要有:儲(chǔ)氫合金儲存、有機液態氫化物儲存、無機物儲存等形式。衡量一種氫(qīng)氣儲運技術的(de)依據有儲氫成本、儲氫密度和安全性等方麵。目前,氫氣一般以高壓壓縮、低溫(wēn)液(yè)化、金屬氫化物、有機氫化物和物理化學吸附等(děng)形式儲存。衡(héng)量儲氫性能的參(cān)數(shù)主要有兩個:體積儲氫密度(dù)和質(zhì)量儲氫密度。體積儲(chǔ)氫密度為單位(wèi)體積係統內儲存氫氣的質量,質(zhì)量儲氫密度為係統儲存(cún)氫氣的質(zhì)量與整個儲氫係統的質量(含容器、存儲介質(zhì)材料、閥及氫氣等)之(zhī)比。高壓壓縮儲氫發展的曆史較早,是比較傳統而成熟的方法,無需任何材料作載體,隻需耐壓和絕熱的容器,但是(shì)其(qí)儲氫效率很低,加壓到15MPa時質量儲(chǔ)氫密度不超過3%,而且存在很大的安全(quán)隱患,成本也很高。低溫液化方(fāng)式儲運雖然質量儲氫密度高(可以達到14%),但液氫沸點僅20.38K,氣化潛熱小,僅0.921kJ/mol,而液氫的溫度與外界的溫度存在巨大的(de)溫差,因此稍有熱量從外(wài)界傳(chuán)入容器,即會快速沸騰而(ér)損失。儲氫(qīng)合金的儲氫容量(liàng)較大,體(tǐ)積儲氫密度(dù)是相同溫度、壓力條件下氣(qì)態氫的1000倍,其體積(jī)儲氫密度可高達40~50kg/m3,但其缺點是質量儲氫密度低,多數儲氫合金的質量儲氫密度僅為1.5%~3%。
相對於高壓壓縮儲氫和低溫液化儲氫,金屬氫化物、碳納米管吸附、水合物儲氫等固態材料氫氣儲存方法主要有以(yǐ)下潛在優勢:較小的體積、較低的壓(yā)力(更高的能源(yuán)效率)和更多高純度的氫氣產出。壓縮氣體和液體儲存如(rú)今是商業上可行的方法,但完全符合成本效益(yì)的(de)儲存係(xì)統還有待開發。另外還要關注儲存方法(fǎ)的安(ān)全性,特別是對新的儲存(cún)方法。從安全(quán)角度上考慮,在城(chéng)市中(zhōng)建立儲存20~70MPa壓(yā)縮氫氣的大(dà)容量儲罐是不可行的。液化氫氣需要給液化設備和儲存設備不斷(duàn)供(gòng)冷來維(wéi)持20K或更低的低溫。用水合物的形式儲存(cún)氫氣(qì)是近年來(lái)發展起來的一種物理儲氫方法,該方法不但有較(jiào)高的儲氫效率,而且其原料(水或(huò)冰)也十分容易獲得,另外,儲存(cún)的溫度也在(zài)液氮溫區以上。由於氫氣水合物(wù)中的氫分子是(shì)通過氫鍵與水分子結合的,並不需要形成化學鍵,所以釋放從而利用(yòng)氫氣也容易得多,水合物儲氫也適合於(yú)將氫(qīng)氣在常壓下安全地(dì)儲存。北京(jīng)世紀森朗水合物反應釜,水(shuǐ)合物儲氫反應設備,水合物技術儲存氫氣反應釜,水合物加氫反應釜(fǔ)。