氫能產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，如何推動安全、經(jīng)濟、高效的氫能儲運技術發(fā)展？
氫能產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，如何推動安全、經(jīng)濟、高效的氫能儲運技術發(fā)展？
氫能具有清潔無碳、綠色高效、可再生、應用場景豐富等特點，積極有序發(fā)展氫能是推動中國能源轉型升級的重要方向和實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標的重要途徑。
歐美日等國家很早就開始布局氫能產(chǎn)業(yè)，中國在“十四·五”期間也密集頒布了多項氫能產(chǎn)業(yè)政策，尤其是科技部“十四·五”國家重點研發(fā)計劃將“氫能技術”列為重點專項。
在政策和市場的雙重驅動下，中國氫能產(chǎn)業(yè)迎來了發(fā)展的窗口期，很多中央能源企業(yè)和民營企業(yè)進軍氫能產(chǎn)業(yè)并積極布局，初步取得了一批技術研發(fā)和示范應用成果，目前中國氫能產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模。
預計到2050年，氫能將在中國交通運輸、儲能、工業(yè)、建筑等領域廣泛應用，在終端能源體系中占比達到10%，氫能產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值有望超過1013元。
氫能儲運連接上游制氫和下游用氫，是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)目前的技術水平測算，氫能儲運成本約占最終用氫成本的30%以上，成為制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。加快推動安全、經(jīng)濟、高效的氫能儲運技術研發(fā)和示范，對氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關重要。
目前，氫能儲存按氫的形態(tài)劃分主要有氣態(tài)儲存、液態(tài)儲存（液氫、有機液體氫化物）、固態(tài)儲存3種主流方式。在此，分別從技術原理及特點、應用現(xiàn)狀及關鍵設備、風險管理及規(guī)范標準、瓶頸問題及發(fā)展方向等方面對上述常見氫能儲存技術的研究進展進行了論述，分析了目前氫能輸送技術面臨的主要問題，并展望了未來氫能儲運技術的發(fā)展。
高壓存儲氣態(tài)氫是最普通直接的儲氫方式，高壓容器內氫以氣態(tài)儲存，儲存量與壓力成正比。目前國內外采用壓力為25～35MPa的碳纖維復合鋼瓶儲運。氫氣在35MPa時密度約為23kg/m3，70MPa時約為38kg/m3，儲氫瓶的質量儲氫密度僅有5%（35MPa）。而且壓縮氫氣是耗能過程，若使用更高壓力的儲罐，如70MPa，則壓縮過程需要大量的能量，增加了整體成本（壓縮的能量消耗相當于液化的1/3）。未來除了要繼續(xù)研究如何平衡存儲壓力和壓縮能耗的關系外，還可進行儲罐材料方面的研究以平衡儲罐的重量和價格。
高壓氣態(tài)儲氫設備分為固定式和移動式兩種高壓儲氫容器。制氫廠、加氫站內的固定式高壓儲氫容器主要有高壓無縫氫氣鋼瓶、全多層高壓儲氫容器及纖維全纏繞高壓儲氫容器。
美國FIBATechnologiesInc、日本制鋼所等成功研制了80MPa級高壓無縫氫氣鋼瓶。中國石家莊的安瑞科氣體機械有限公司研制了45MPa高壓無縫氫氣鋼瓶，目前正在研制87.5MPa鋼內膽碳纖維全纏繞氫氣鋼瓶。浙江大學研制了鋼帶纏繞式大容積全多層鋼制高壓儲氫容器，最高設計壓力為98MPa，在一定程度上解決了大容量高壓經(jīng)濟儲存等關鍵問題。
移動式高壓儲氫容器分為長管拖車運氫用大氣瓶和燃料電池交通工具用中小氣瓶，前者壓力一般為20~30MPa，后者公稱壓力等級主要有35MPa和70MPa，還有公稱壓力15MPa、容積不大于40L的小氫氣瓶，常用于靈活提供氫源。
中國已有較成熟的長管拖車、管束式集裝箱的設計制造及使用經(jīng)驗，單車運氫量不超過500kg。美國HexagonLincoln公司研制的纖維全纏繞高壓氫氣瓶公稱壓力為25~54MPa，單車運氫量可達720~1350kg。近年來，金屬氣瓶研究主要集中在金屬無縫加工、氣瓶失效機制等領域。
Ⅲ、Ⅳ型氫燃料電池汽車車載高壓儲氫瓶是移動式高壓儲氫容器的研究熱點。目前國外的Ⅳ型瓶在汽車領域已經(jīng)成功商用，中國35MPa鋁內膽碳纖維纏繞Ⅲ型瓶現(xiàn)已成熟并實現(xiàn)商用，但受限于碳纖維的材料性能和纏繞加工等技術，目前Ⅳ型瓶還未完全實現(xiàn)商業(yè)化。中國已有多家公司布局Ⅳ型瓶研發(fā)，例如中材科技、天海工業(yè)等。
