前瞻科技 ›› 2024, Vol. 3 ›› Issue (2): 81-93.DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2024.02.008
李玉星1,2,†(), 刘翠伟1,2, 彭浩平3, 韩辉1,2, 朱建鲁1,2, 宋光春1,2, 王财林1,2
收稿日期:
2024-01-13
修回日期:
2024-03-28
出版日期:
2024-06-20
发布日期:
2024-06-26
通讯作者:
†
作者简介:
李玉星,教授,博士研究生导师。山东省油气储运安全省级重点实验室主任。中国石油大学(华东)油气储运工程学科建设负责人。国家重点研发计划首席科学家,山东省泰山学者特聘专家,教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者,中国石油学会智库专家。中国石油学会天然气专业委员会委员,石油储运专业委员会委员。中国工业气体工业协会液化天然气分会委员。全国石油天然气标准化技术委员会油气储运分技术委员会委员,液化天然气分技术委员会委员。甘肃省管道保护协会理事。主要从事油气与新能源融合储运、二氧化碳集输与运输、管道智能化与安全管理、液化天然气与水合物储运、油气混输与计量、节能降耗等研究。获省部级奖励20余项。发表论文460余篇。参编国家标准和行业标准等10余项。授权发明专利50余件,转化应用12件。登记软件著作权15件。电子信箱:liyx@upc.edu.cn。
基金资助:
LI Yuxing1,2,†(), LIU Cuiwei1,2, PENG Haoping3, HAN Hui1,2, ZHU Jianlu1,2, SONG Guangchun1,2, WANG Cailin1,2
Received:
2024-01-13
Revised:
2024-03-28
Online:
2024-06-20
Published:
2024-06-26
Contact:
†
摘要:
在能源结构转型及新能源革命的背景下,氢能由于具有清洁高效、来源丰富及用途广泛等优点,得到广泛的重视与发展。作为连接氢能供应端和需求端的核心纽带,氢能运输是氢能规模化及商业化应用的关键环节。构建成熟的氢能运输技术体系并完善相关基础设备设施建设,是氢能产业发展亟须解决的关键核心问题。基于此,文章综述了氢能运输发展的现状,明确了管道运输在氢能运输技术中的突出作用,在此基础上总结提炼了氢能运输发展所面临的关键科学与技术问题,并从材料、工艺、设备、风险评估、标准规范制定及战略发展规划等方面对未来氢能运输的发展提出了相关建议。
李玉星, 刘翠伟, 彭浩平, 韩辉, 朱建鲁, 宋光春, 王财林. 氢能运输方式与技术发展现状及挑战[J]. 前瞻科技, 2024, 3(2): 81-93.
LI Yuxing, LIU Cuiwei, PENG Haoping, HAN Hui, ZHU Jianlu, SONG Guangchun, WANG Cailin. Current Status and Challenges of Hydrogen Energy Transportation Methods and Technological Development[J]. Science and Technology Foresight, 2024, 3(2): 81-93.
运输方式 | 运输工具 | 原理 | 压力/MPa | 适用场景 | 发展现状 |
---|---|---|---|---|---|
高压气态运输 | 长管拖车 | 将氢气以高压气体形式注入特定储氢容器或管道中进行运输 | 15~35 | 短距离 小规模 | 1)发展成熟,是目前中国应用最广泛的输氢方式; 2)单车装载量约350 kg,装卸时间各需4~8 h,技术及产品成熟,前期投资小 |
长输管道 | 中低压≤4 高压4~12 | 长距离 大规模 | 1)目前中国氢气长输管道建设尚处于起步阶段; 2)前期投资大,存在材料相容性、密封性等技术难点,是实现氢气长距离、大规模运输的最经济选择和必然趋势 | ||
低温液态运输 | 液氢槽车 液氢船舶 | 通过物理或化学方式将氢能从气态变为液态进行运输 | <1 | 中长距离 中大规模 | 1)目前主要应用于航天及军事领域,在民用领域尚处于起步阶段; 2)单车装载量约3 000 kg,装卸时间1~2 h,液化成本高 |
有机液体运输 | 罐车 长输管道 | 通过不饱和有机液体与氢的可逆反应实现加氢与脱氢 | 与成品油运输压力类似 | 中长距离 中大规模 | 1)目前中国通过有机液体运输氢能尚处于试验阶段; 2)在储氢载体、脱氢能耗、脱氢催化剂成本等方面亟待进一步改进 |
固态金属运输 | 货车 | 使用具有物理吸附性质和微格网孔的材料吸附氢气或镁、铁等化学氢化物进行储氢 | — | 短距离 | 1)目前处于研发试验阶段,未来发展潜力较大; 2)储氢密度高,安全性高,可控性和灵活性强,但材料制备成本、循环稳定性等方面仍需改进 |
表1 不同氢能运输方式特点总结
Table 1 Characteristics of various hydrogen energy transportation methods
运输方式 | 运输工具 | 原理 | 压力/MPa | 适用场景 | 发展现状 |
---|---|---|---|---|---|
高压气态运输 | 长管拖车 | 将氢气以高压气体形式注入特定储氢容器或管道中进行运输 | 15~35 | 短距离 小规模 | 1)发展成熟,是目前中国应用最广泛的输氢方式; 2)单车装载量约350 kg,装卸时间各需4~8 h,技术及产品成熟,前期投资小 |
长输管道 | 中低压≤4 高压4~12 | 长距离 大规模 | 1)目前中国氢气长输管道建设尚处于起步阶段; 2)前期投资大,存在材料相容性、密封性等技术难点,是实现氢气长距离、大规模运输的最经济选择和必然趋势 | ||
低温液态运输 | 液氢槽车 液氢船舶 | 通过物理或化学方式将氢能从气态变为液态进行运输 | <1 | 中长距离 中大规模 | 1)目前主要应用于航天及军事领域,在民用领域尚处于起步阶段; 2)单车装载量约3 000 kg,装卸时间1~2 h,液化成本高 |
有机液体运输 | 罐车 长输管道 | 通过不饱和有机液体与氢的可逆反应实现加氢与脱氢 | 与成品油运输压力类似 | 中长距离 中大规模 | 1)目前中国通过有机液体运输氢能尚处于试验阶段; 2)在储氢载体、脱氢能耗、脱氢催化剂成本等方面亟待进一步改进 |
固态金属运输 | 货车 | 使用具有物理吸附性质和微格网孔的材料吸附氢气或镁、铁等化学氢化物进行储氢 | — | 短距离 | 1)目前处于研发试验阶段,未来发展潜力较大; 2)储氢密度高,安全性高,可控性和灵活性强,但材料制备成本、循环稳定性等方面仍需改进 |
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