给大家分享氢储运技术发展现状及前景和一些关于丰田rgo的题，希望大家都能够喜欢。
2020年9月，中国提出了2030年实现“碳达峰”和2060年“碳中和”的目标。现阶段我国能源消费结构以化石能源为主，碳排放题严重。“发展。必然要求。但提高可再生能源在能源体系中比重的重要前提是解决波动性和间歇性题。氢能是零碳排放、应用范围广泛的清洁能源。”可再生能源是实现削峰填谷的理想储能介质，可加速电力、工业、交通、建筑等领域深度脱碳，有望成为我国能源转型的重要推动力。
氢是质量能量密度最高的化学燃料，但其体积能量密度较低，因为氢在常温常压下呈气态，密度仅为空气的714倍。是天然气的1/3，天然气的1/3左右，煤炭的1/20。氢储运技术的发展对实现氢能规模化应用具有重要支撑作用。美国能源部提出了车载储氢技术的研发目标，基本要求是体积储氢密度为75、体积储氢密度为70克/升、工作温度为4060C。目前尚无氢存储和运输技术可实现这些目标的报道。
我国于2020年11月公布《新能源汽车产业发展规划》，指出需要攻克氢能储运、加氢站、车载储氢等燃料电池汽车应用支撑技术。高容量、低成本的储氢技术是我国氢能产业发展必须迫切克服的挑战之一。
根据氢气的储存状态，储运方式可分为气体储运、低温液体储运、有机液体储运和固体储运，如图1所示。
储存在不同状态的氢气可以通过车辆、管道或船舶进行长距离运输。笔者根据国内外储氢技术的最新研究进展，总结了各种氢气储运技术的发展现状，并预测了我国氢气储运技术未来的发展方向。
1、氢储运技术
11、气体储运技术
气体储运是目前氢能的主流储运方式，储运技术成熟且成本低廉。
111.储气库
气态储氢采用高压气瓶作为储氢容器，通过高压压缩来储存气态氢，主要优点是储氢容器结构简单，充注和收缩速度快。高压气态储氢容器主要有纯钢金属瓶、钢衬纤维缠绕瓶、铝衬纤维缠绕瓶和塑料衬里纤维缠绕瓶等。
20兆帕钢瓶已在工业中使用，并与45兆帕钢瓶和98兆帕钢带缠绕压力容器一起用于加氢站。
但I型、II型瓶储氢密度低，氢脆题严重，难以满足汽车储氢容器的要求。目前车用储氢瓶主要有III型瓶和IV型瓶。表1为国内外代表性企业生产的车用储氢瓶，我国35MPa和70MPaIII型瓶技术相对成熟，而全复合材料轻质纤维缠绕IV型瓶尚处于研发阶段。由于技术水平与国外还有一定差距。
III型瓶一般采用铝合金材料作为内胆，外部采用高强度纤维复合材料包装，降低了储氢瓶的质量。目前，我国型瓶技术已成熟，35MPa型瓶已投入实际生产并应用于燃料电池汽车。浙江大学郑金阳团队为我国型瓶的研制做出了巨大贡献，2004年，该团队成功制备出容量为125L、工作压力为40MPa、储氢密度为3%。深入开展力学性能和优化理论研究，“十一五”期间，团队解决了05mm超薄铝衬板成型、高疲劳抗线匹配、粗纤维等关键技术题。建立了卷取凝固、完整强度分析和“结构-材料-工艺”一体化优化设计方案，并于2010年突破了70MPa高压气态储氢系统氢气压缩、储存和安全等多项关键技术。成功开发70MPaIII型瓶，实现铝内胆III。瓶子轻量化提高了我国高压容器设计制造能力。2018年，随着我国《汽车压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》GB/T35544-2017使用标准的颁布，70MPa型瓶开始生产并应用于乘用车领域。全复合材料轻质纤维包裹储罐IV型瓶是轻质储氢容器发展的重要方向。如图1所示，内罐由阻隔性良好的工程热塑性塑料制成，外罐由纺织品制成。-进一步减轻储氢罐的重量，提高其质量，从而提高储氢密度。
目前，国外IV型瓶制造技术已经成熟，正在应用于燃料电池汽车领域。美国量子公司、Thiokol公司和拉夫伦斯利弗莫尔国家实验室于2000年首先开发出采用聚乙烯作为内衬的IV型储氢瓶。最大工作压力为35MPa，储氢质量密度达到113。2001年、2016年研制出工作压力70MPa的Trishield10储氢瓶。2002年，林肯公司成功研制出复合材料凝灰岩壳储氢瓶，采用高密度聚乙烯作为内胆，最高工作压力为95兆帕。日本丰田公司开发出35MPa、70MPaIV型储氢瓶，内胆由高密度聚合物组成，中间层为耐压碳纤维缠绕层，表层为玻璃纤维——强化树脂保护材料。70MPaIV型瓶的质量储氢密度为57，该储氢瓶目前用于Mirai系列燃料电池汽车。2020年，日本八千代工业株式会社展示了IV型储氢罐，储氢压力为82MPa，储氢容量为280L，代表了目前高压气态储氢的最高水平。
目前高压气态储氢技术尚未达到DOE的汽车储氢技术标准。探索开发高压、轻量化、高强度储氢瓶是保证高压气态储氢安全性和经济可行性的重要发展方向。
112.天然气运输
气体运输大致分为长管拖车和管道运输两种方式。其中，长筒拖车运输技术较为成熟，我国常采用20MPa长筒拖车进行氢气运输，一辆车的氢气运输能力在300公斤左右，我国正在积极开发35MPa氢气运输技术。在国外，装满45兆帕纤维的高压氢气瓶通过壮观的拖车运输，一辆车最多可运输700公斤氢气。目前，我国氢能发展处于早期阶段，制氢总体规模较小，因此氢能利用的最大特点是就地生产、就地消费。主要采用拖车进行运输，管道运输压力较低，一般为10-40MPa，具有输氢能力大、能耗低、成本低等优点。但管道建设一次性投资较大，不适合作为氢能发展初期的运输工具。我国可再生能源丰富的西北地区未来有望成为氢能主要生产地区，而我国能源消费地区主要分布在东南沿海地区。在未来氢能大规模发展的前提下，管道运输可以实现氢能低成本、低能耗、高效率的跨域运输。目前，从全范围来看，美国已经拥有2500公里的氢气管道，欧洲拥有1598公里的氢气管道，而中国拥有100公里的氢气管道，与西方国家还有很大差距。在管道运输发展初期，单独建设氢气运输管网的平均成本过高，因此积极探索掺氢天然气方法，利用现有天然气管道进行运输，实施氢气管道运输。困难和条件。
12、低温液体储存和运输
液氢可作为氢氧发动机的推进剂，其发展与在航空航天领域的工业应用有着千丝万缕的联系。低温液化储氢具有能量密度高、容重高、充电时间短等优点，其基本原理是将氢气压缩冷却至-253液化后储存在低温绝热容器中。贮存。容器内液态氢的密度达到7078kg/m3。氢气液化系统和储氢容器是氢气液化和储存的关键设备。由于氢气液化温度较低，液化系统能耗较高，对储氢容器的保温要求较高。低温液化氢储存技术难度大，一次性投资成本高。降低氢气液化成本、提高储氢容器的隔热性能是当前研发的重点。
121.氢气液化系统
氢液化装置是获得液态氢的基础。根据制冷方式不同，氢气液化系统主要有预冷林德-汉普森系统、预冷克劳德系统和氦冷冻氢气液化系统三种。林德-汉普森循环系统是由德国林德和英国汉普森于1895年独立提出的简单空气液化循环系统。这是业界首个采用的氢气液化系统。由于氢气向液氢的转化温度为2046K，远低于环境温度，林德-汉普森循环不能直接用于液化氢气，因此系统首先用液氮将氢气预冷至转化温度以下温度。这是通过J-T节流液化来实现的。1898年，伦敦皇家研究所的詹姆斯杜瓦（JamesDewar）第一个成功液化氢气。首先将氢气压缩至20MPa，然后经过液态二氧化碳、液态空气、负压液态空气预冷，高压氢气流入氢气液化装置，回流的氢气进一步冷却，然后作为J-T节流阀，通过环，温度降至2115K，实现氢气液化。
林德-汉普森循环结构简单，运行稳定，适合中小型氢气液化装置。
1902年，法国的克洛德第一个利用活塞膨胀机实现了空气液化循环。克劳德循环不是依靠J-T节流进行冷却，而是通过在绝热条件下通过流过膨胀机的气流传递能量来实现更大的温降和冷却能力。膨胀机分为活塞式膨胀机和渗透式膨胀机。扁平膨胀机通常将活塞膨胀机用于中压和高压系统，将涡轮膨胀机用于低压系统。
用液氮预冷却克劳德循环可提高系统性能。液氮预冷Claude系统比液氮预冷Linde-Hampson系统效率高50至70倍，适合大规模液氢生产。1959年，克劳德循环公司第一座大型氢气液化装置在美国佛罗里达州建成，产能为50t/d，是当时氢气液化发电的最高水平。目前世界各地运行的所有大型氢液化装置均采用改进的预冷冷液化工艺。
氦制冷氢气液化系统采用氦气作为制冷工质，氦制冷循环提供氢气液化所需的制冷能力。循环过程包括氢气液化和氦制冷循环。氦制冷循环是一种改进的冷系统，其中氦不液化，但其温度低于液氢。在氢气液化过程中，压缩氢气被液氮预冷，然后在热交换器中被冷氦冷凝成液体。该系统氢气运行压力较低，不存在高压运行风险，且采用分体换热方式，更加安全，并减小了压缩机尺寸和压缩机厚度。管壁。但由于换热温差的原因，整机效率比克劳德循环略低，更适合产量小于3t/d的装置。
与液化氢相对应的液化氢生产电耗占总电耗的很大一部分，表2列出了各种液化类型的应用规模、理论循环效率和理论比电耗。
如表2所示，林德-汉普森循环的比功耗最高，常用于小规模氢气液化。氦制冷的比功耗效率中等，但安全性好，常用于中等规模的氢气液化。氢气液化；克劳德循环比功耗最低，广泛应用于大规模氢气液化。为了提高大规模氢气液化的经济可行性，上一些大型机构对大型、低成本的氢气液化装置进行了深入研究。日本WE-NET项目对液化能力为300t/d的氢气液化装置进行优化研究发现，采用透平膨胀机的氢气冷循环单位能耗最低为85kwh/kgLH2。欧洲IDEALHY项目通过对50t/d氢气液化装置工艺参数和关键设备进行整体优化，将单位能耗降低至64kwh/kgLH2。
122.液氢储罐
氢气的液化是通过多次调节膨胀循环实现的，与外界的温差很大。高真空、强隔热的储氢容器已成为液氢的重点和应用领域。储氢容器一般为圆柱形或形，以减少比表面积和热交换，但圆柱形容器因其易于制造而被广泛使用。为了减少和避免热量蒸发损失，液氢储罐多为两用型
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