氫氣儲存

　　1．高壓氣態儲氫

　　當前高壓氣態儲氫技術比較成熟，是目前最常用的儲氫技術。該技術是采用高壓將氫氣壓縮到一個耐高壓的容器里。儲氫罐主要由壓力部件金屬套筒、聚合物或金屬襯板、碳纖維增強層、防沖擊外罩和底座組成，可有效增強氣罐的抗沖擊能力，提高安全性，同時灌裝氫氣方便。

　　國際主流技術以鋁合金／塑料作為氫瓶內膽用于保溫，外層則用3公分左右厚度的碳纖維進行包覆，提升氫瓶的結構強度并盡可能減輕整體質量。氫瓶閥門處利用細長的管道將幾組氫瓶進行串聯，并加裝溫度傳感器等監控設備。安全性方面，當溫度傳感器感應到外界溫度遠高于正常溫度時（一般超過100℃時），會自動打開閥門快速釋放瓶內所有氣體。

 儲氫罐解剖示意圖

　　目前應用的高壓儲氫氣瓶主要有四類：全金屬氣瓶（Ⅰ型）、金屬內膽纖維環向纏繞氣瓶（Ⅱ型）、金屬內膽纖維全纏繞氣瓶（Ⅲ型）、非金屬內膽纖維全纏繞氣瓶（Ⅳ型）。高壓儲氫瓶關鍵技術集中在內襯層、纏繞層和過渡層。

表1 儲氫罐的材料和類型

　　根據應用方式的不同，高壓氣態儲氫分為車用高壓氣態儲氫和固定式高壓氣態儲氫。

　　車用高壓氣態儲氫主要應用于車載系統，大多使用金屬內膽碳纖維全纏繞氣瓶（III型）和塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶（IV型），當前國內車載系統中主要以III型瓶為主，成熟的車載儲氫技術為35MPa壓力標準。70MPa的Ⅲ型儲氫罐使用標準在2017《車用壓縮氫氣鋁內膽碳纖維全纏繞氣瓶》已經頒布，配套的70MPa加氫設備和系統在研發和小范圍應用階段。

　　歐美日加氫站普遍采用與汽車配套的70MPa壓力標準，并實現設備量產。國內目前生產車載高壓儲氫罐的企業有科泰克、天海工業、中材科技、斯林達安科等，具備高壓儲氫系統生產能力的企業有舜華新能源、伯肯節能、國富氫能、科泰克等。

　　固定式高壓氣態儲氫主要應用在固定場所，如制氫廠、加氫站以及其他需要儲存高壓氫氣的地方。目前主要使用大直徑儲氫長管和鋼帶錯繞式儲氫罐來儲氫。石家莊安瑞科于2002年在國內率先研制成功20／25MPa大容積儲氫長管，并應用于大規模氫氣運輸。鋼帶錯繞式儲氫罐目前有45MPa和98MPa兩種型號，如浙大與巨化股份制造生產的兩臺國內最高壓力等級98MPa立式高壓儲罐，應用在江蘇常熟豐田加氫站中。國內生產固定式高壓儲氫罐的企業有石家莊安瑞科、魯西化工、開原維科、巨化股份等。

　　雖然高壓氣態儲氫技術比較成熟、應用普遍，但是體積比容量小，未達到美國能源部（DOE）制定的發展目標，是該技術一個致命的弱點。除此之外，高壓氣態儲氫存有泄漏、爆炸的安全隱患，因此安全性能有待提升。未來，高壓氣態儲氫還需向輕量化、高壓化、低成本、質量穩定的方向發展。

不同車用高壓儲氫罐類型的重量（按照儲氫5kg對比）