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燃料电池系列科普报告----储运

我国燃料电池基础设施建设进入加速期，为燃料电池汽车商业化做好充分准备。加氢基础设施是燃料电池发展的重要保障，氢气的低成本输运也是需要重点攻克的难题，适合燃料电池汽车的高纯度氢气来源也是重要问题。

此前的系列科普中，已经介绍了氢气的制取。在本文中，将会为大家介绍氢气制成后的储运问题，其中包括管道运输与专用车辆运输两个部分，并介绍我国加氢站的发展状况。

思考的问题：

1、氢气制成后，主要的储运方式有哪些？

2、各方法发展现状与成本如何？

3、不同的方法是否与加氢站的多少有关？加氢站的建设情况如何？

重要结论

氢气储运的关键问题在于安全性及成本问题。目前来看，管道运输与特殊车辆运输是性价比较高的两种储运方式。从实际应用上看，长距离运输更适宜使用管道运输，而特殊车辆运输，如鱼雷车等，更加适合于短距离氢气的运输。但不论哪种运输方式，其成本与发展都与加氢站的建设有很大的关系，我国正努力加快加氢站的建设。

1、氢气的主要储存及运输方式

氢气运输一直是阻挡氢燃料运用的一个重大障碍。由于氢气极小的密度以及易燃易爆的特性，现场生产就地使用是最佳的方式。但由于低成本、小规模、灵活分部的制氢方式尚未实现，作为汽车燃料的氢气需要进行贮运。氢的贮运方式主要有气态贮运、液态贮运和金属氢化物贮运。其中前三者是传统的储氢方法，各具有其优缺点。目前加氢站普遍采用的是利用长管拖车贮运高压气态氢气。

不同的储运方式，运输成本与成本又有所不同。如气氢拖车是未来一段时间内的主要运输方式。以200Km运输距离和每天10吨的运输规模来看，成本可达到2.02元/Kg；管道运输运营成本低，运输规模庞大，但投资成本高，且只能点对点，难以成为主流；液氢罐车是未来的重要方向，运输能力是气氢拖车的10倍以上，成本随规模上升而下降。

2、氢气储运—管道运输

2.1管道运输概况分析

虽然管道运输只能做到点对点，但对于大量、长距离的氢气输送来说，管道运输仍然是最有效的方法。氢气的长距离管道输送已有60余年的历史。目前，全球用于输送工业氢气的管道总长已超过1000公里，直径0.25-0.3m，操作压力一般位1-3MPa，输气量310-8900Kg/h,其中德国拥有208公里，法国空气液化公司在比利时、法国、新西兰拥有880公里，美国也已达到720公里。

国内首条氢气专用运输管道，如石化洛阳炼化济源至洛阳氢气输送管道工程，于2015年10月竣工完成。线路水平长度为25公里，年输气量10.04万吨。管道沿线地形以丘陵为主，地势起伏较大，管道沿线顶箱涵穿越铁路2处，顶管穿越省级高速公路1处、等级公路5处，定向钻穿越冲沟2次、穿越河流1次。

实际上，目前的天然气管道就可用于输送氢气和天然气的混合气体，也可经过改造输送纯氢气，这主要取决于钢管财智中的含碳量，尽量使用含碳量低的材料制成的管道来运输氢气，减少因氢脆现象而导致的氢气逃逸。

2.2管道运输成本分析

分别对加氢站数量为1个、4个、8个、16个共四种情况计算氢气运输成本。假设加氢站距离氢源点的距离一定，经过试验模拟可知，氢气的运输成本随着每个加氢站规模的增加而迅速减少，但三条曲线基本重叠，说明加氢站数量的增加并不减少氢气运输成本，其原因是增加加氢站需要另外铺设氢气管道，其昂贵的投资使氢气运输成本基本维持不变。根据结果可知，当加氢站规模达到1500Kg/d时，氢气的运输成本大约为6元/Kg。

3、氢气储运—鱼雷车

在所有元素中，氢的重量最轻，标准状态下，它的密度为0.0899g/L，气态压缩高压储氢是最普通最直接的储氢方式，通过减压阀即可将氢气排除和调节排气量的大小。

气氢鱼雷拖车是未来一段时间内的主要运输方式。以200Km运输距离和每天10吨的运输规模来看，成本可达到2.02元/Kg；大部分成本来自于压缩/液化设备、存储设备的投资，对于氢气的短途运输，是一个非常不错的选择。

按照同样的成本分析方法，经过分析，当加氢站数量少时，运输成本可高达4.7元/Kg。随着加氢站数量的增加和加氢站规模的增大，成本逐渐降低，但是在加氢站数量较少时，成本在下降过程中出现波动。这与长管拖车利用效率有关。

4、氢气储运基础设施—加氢站的建设

加氢站的建设不仅与氢气储运紧密相关，而且与燃料电池车的使用也有着密不可分的联系。目前，我国现有加氢站数量稀少，且没有长期规划。据介绍，国内加氢站仅有4个，分别是2006年建成的北京加氢站，2008年建成的上海安亭加氢站，2011年建设了简易的加氢站，2015年最新建成的郑州宇通加氢站。上海安亭加氢站始建于2007年11月，该站主要采用外供氢气，加注压力为35MPa，存储压力为43.8MPa，存储容量为800公斤。截至2015年6月，安亭加氢站累计加注6013次，加注总量为10216公斤。

虽然我国目前尚未制定加氢站建设规划，随着世界各国都启动了加氢站建设，可以预测我国在补贴燃料电池汽车的同时也将进行积极的加氢站布局。

在燃料电池汽车远远未普及的当下，国务院已经为加氢站的设计建造和氢气的运输存储都制订了严格的标准，为未来燃料电池汽车基础设施的建设打好基础。

总结

目前的氢气输运方法中，公路运输的改造成本最小，也是日本正在采用的方法，具有较强的借鉴意义。管道伴输如果成功，将可以极大降低氢气的运输成本，但是目前看距离实际应用仍有一定距离。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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