1、氫能的特性1燃燒性能好燃燒性能好 對環境友好對環境友好利用形式多樣利用形式多樣貯運形式多樣貯運形式多樣引 言氫能的限制2著火范圍寬著火范圍寬著火能更低著火能更低更容易泄漏更容易泄漏傳播速度快傳播速度快更容易爆炸更容易爆炸安全性方面安全性方面制取能耗高制取能耗高產氫率較低產氫率較低設備成本較高設備成本較高.制取方面制取方面儲存方面儲存方面成本過高成本過高安全問題安全問題技術要求高技術要求高氫氣的儲運技術研究現狀氫氣的儲運技術研究現狀及其工程應用及其工程應用3組長：李輝組長：李輝PPT制作：制作： 鄒遠輝鄒遠輝PPT報告：報告： 許靜許靜資料收集：曾世榮、曹奇敏、資料收集：曾世榮、曹奇敏、 黃佳平

2、、江生林、彭志權、黃佳平、江生林、彭志權、 張建、魯釗、陳聰張建、魯釗、陳聰outline一、氫氣的儲運設備研究的現狀一、氫氣的儲運設備研究的現狀1.1氫氣儲運方法簡介氫氣儲運方法簡介1.2氫氣儲運材料簡介氫氣儲運材料簡介1.3高壓氫氣儲運設備簡介高壓氫氣儲運設備簡介1.4高壓氫氣儲運設備的風險控制高壓氫氣儲運設備的風險控制二、二、氫氣的工程應用氫氣的工程應用2.1氫氣的工程應用概述氫氣的工程應用概述2.2氫氣的工程應用示例氫氣的工程應用示例（氫動力汽車）（氫動力汽車）4一、氫氣儲運技術研究現狀一、氫氣儲運技術研究現狀n氫的儲運技術是開發利用氫能的關鍵性技術，如何有氫的儲運技術是開發利用氫能的

3、關鍵性技術，如何有效地對氫進行儲存，并且在使用時能夠方便地釋放出效地對氫進行儲存，并且在使用時能夠方便地釋放出來，是該項技術研究的來，是該項技術研究的焦點焦點。n目前目前的一些儲氫材料和技術離氫能的實用化還有較大的一些儲氫材料和技術離氫能的實用化還有較大的距離，在質量和體積儲氫密度、工作溫度、可逆循的距離，在質量和體積儲氫密度、工作溫度、可逆循環性能以及安全性等方面，還不能同時滿足實用化要環性能以及安全性等方面，還不能同時滿足實用化要求。求。51.1氫氣儲運方法簡介氫氣儲運方法簡介 物理法物理法:液氫儲存、高壓氫氣儲存、活性炭吸附儲存、 碳纖維和碳納米管儲存、玻璃微球儲存、 儲存儲存 地下巖洞

4、儲存等 化學法化學法: :金屬氫化物儲存、有機液態氫化物儲存、 儲儲 無機物儲存、鐵磁性材料儲存等。 運運 壓縮氫氣壓縮氫氣 運輸運輸 (主要） 壓縮液氫壓縮液氫67氫氣儲存氫氣儲存主要主要方法的比較方法的比較81.2氫氣儲存材料簡介氫氣儲存材料簡介n氫氣儲存材料的氫氣儲存材料的性能分析性能分析：氫有氣態、液態和固態三種儲存方式。氣態儲存的安全性差, 儲氫的體積密度較小; 液態儲氫的體積密度大, 但由于氫氣液化要冷卻到 20 K 的超低溫下才能實現, 因此能耗大、成本高; 而利用吸氫材料與固體反應生成固溶體和氫化物的固體儲氫方式, 能有效地克服氣、液兩種儲存方式的不足,因此被研究界普遍看好。9

5、1.2.1無機儲氫材料無機儲氫材料n基于鎂基合金材料：基于鎂基合金材料：儲氫合金是指在一定溫度和壓強下, 能可逆地大量吸收、儲存和釋放氫氣的金屬復合物。其儲氫機理是氫分子被吸附在金屬表面后, 離解成氫原子嵌入到金屬的晶格中形成氫化物。合金作為儲氫材料, 具有儲氫量大, 安全可靠, 無污染, 可重復使用等特點。n無機氫化物儲氫材料無機氫化物儲氫材料：近年來, 無機儲氫材料由于具有相對較高的儲氫質量比和良好的吸放氫性能而備受青睞, 其儲氫機理是堿金屬和氫反應生成無機金屬氫化物, 這種氫化物受熱或者與水反應可以分解放出氫氣。101.2.2有機儲氫材料有機儲氫材料n碳基材料碳基材料：具有優良的儲氫性能

6、，儲氫過程是通過物理吸附來實現的該材料的物理吸附性能與其表面積的大小密切相關。碳基材料由于具有高的比表面積和多孔結構使其具有儲氫容量大、吸放氫條件溫和等良好的儲氫性能。n有機化合物材料有機化合物材料：有機化合物儲氫材料是近年來材料研究的一個新的方向。在對碳基材料的研究中, 研究者發現,具有大的比表面積和對氫的高的吸附結合能是決定吸附型材料性能的兩個關鍵因素。于是人們努力尋求具有這類性質的有機分子材料。n有機液體儲氫材料有機液體儲氫材料：借助不飽和液體有機物與氫的加氫和脫氫反應來實現的。目前常用的有機液體氫化物的儲氫劑有苯和甲苯, 有機液體氫化物儲氫材料巨大的儲氫容量使其具有廣闊的前景。111.

7、3高壓氫氣儲運設備簡介高壓氫氣儲運設備簡介1.3.1現有儲氫方式的對比現有儲氫方式的對比:121.3.2高壓儲氫的商業化發展：高壓儲氫的商業化發展： 高壓儲氫雖然在儲氫密度方面受到一定的限制 ,但仍具有儲氫設備結構較為簡單、壓縮氫氣制備的能耗低、充裝速度快等優點。 隨著輕質高壓儲氫技術的發展 ,高壓儲氫技術已得到快速發展。世界上絕大多數從事燃料電池汽車研究的公司 ( 如通用、三菱、 DaimlerChrysler Ford 等) 均將高壓氫氣作為燃料電池汽車的儲氫方式。131.3.2主要高壓氫氣儲運設備簡介主要高壓氫氣儲運設備簡介根據生產和使用的不同應用方式 , 高壓儲氫設備大致可分為 : 1

8、4(1)車用高壓車用高壓儲氫儲氫容器容器 是燃料電池汽車或氫內燃機汽車上用于儲存高壓氫氣的容器。與車用天然氣儲存容器相比 ,其工作壓力更高。目前國際上車用儲氫容器主要朝著輕質、高壓的方向發展 ,致力于提高效率 ,增加容器可靠性、降低成本、制定相應標準、結構優化等方面的工作.15注：該裝置一次可儲氫注：該裝置一次可儲氫3.1 kg3.1 kg，裝配于，裝配于GMGM的的HydroGen3HydroGen3汽車上，行駛里程汽車上，行駛里程為為170170英里。英里。 16美國美國QUANTUM公司開發的第公司開發的第4類車用壓力儲氫裝置類車用壓力儲氫裝置 (2)高壓氫氣的高壓氫氣的運輸運輸設備設備

9、 主要用于將氫氣從產地運輸到使用地或加氫站。有的用大型高壓無縫氣瓶、“K ”bottle 氣瓶盛裝氫氣 ,并用汽車運輸 ; 有的直接用高壓氫氣管道輸送。管式拖車用旋壓成型的大型高壓氣瓶盛裝氫氣。1718(3)固定式高壓氫氣儲存設備固定式高壓氫氣儲存設備 主要用于在固定場所儲存高壓氫氣 ,如加氫站和制氫站內的儲氣罐 ,電廠內儲存高壓氫氣的儲罐等 。 其特點是壓力高 ,固定式使用 ,但是重量的限制不嚴的，一般都采用較大容量的鋼制壓力容器。 故其容器內氫氣的儲存量大 , 一旦發生泄漏爆炸事故 ,有可能造成嚴重損失和人員傷亡。19201.4高壓氫氣儲運設備的風險控制高壓氫氣儲運設備的風險控制 按照 特

10、種設備監察條例的規定 , 高壓氫氣儲運設備屬于特種設備 ,其風險很大 ,必須采取有效的措施進行控制。 提高設備的本質安全性三方面 加氫過程中的風險控制 加氫過程中的風險控制211.4.1提高提高設備的設備的本質安全性本質安全性主要方法有：主要方法有： （1）結構設計 （2）應力控制 （3）超壓保護221.4.2加氫過程中的加氫過程中的風險控制風險控制 高壓儲氫時的加氫過程是一個儲氫氣源與使用單元的物質和能量交換, 使大量的高能氣體進入到空氣瓶中的過程。如果在這一過程中沒有掌握好操作和密封問題 , 就有可能導致儲氫設備出現危險。231.4.3輸運與車用儲氫設備的風險控制輸運與車用儲氫設備的風險控

11、制 輸運和車用的儲氫設備必須考慮動載荷對設備本身的影響 ,設備要做減震的措施增強保護。 由于震動等的影響 ,這類設備的閥門可能會受到一定的影響 ,配備在輸運和車用上的儲氫設備必須進行嚴格檢查后才能使用。 除了在儲氫設備中要進行安全狀態監控 ,還應在駕駛室、車體外部增加氣體探測器等。24二、氫氣的工程應用二、氫氣的工程應用252.1氫的應用概述氫的應用概述n氫在燃氣輪機發電系統中的應用氫在燃氣輪機發電系統中的應用n氫在內燃機中的應用氫在內燃機中的應用n氫在燃料電池中的應用氫在燃料電池中的應用26 目前氫氣的主要用途是在石化、冶金等工業中作為重要原料，目前氫氣的主要用途是在石化、冶金等工業中作為重

12、要原料，此外此外Ni-MH電池在手機、筆記本電腦、電動車方面也獲得了廣泛的電池在手機、筆記本電腦、電動車方面也獲得了廣泛的應用。對于未來的應用。對于未來的“氫經濟氫經濟”而言，氫的應用技術主要包括：而言，氫的應用技術主要包括：燃料電燃料電池、燃氣輪機池、燃氣輪機(蒸汽輪機蒸汽輪機)發電、內燃機和火箭發動機發電、內燃機和火箭發動機。普遍認為，。普遍認為，燃料電池是未來人類社會最主要的發電及動力設備。主要應用有：燃料電池是未來人類社會最主要的發電及動力設備。主要應用有： 汽車是人們生活中的重要交通工具，而汽車排放的尾氣又是造成日益嚴重的環境污染的重要原因，為此，人們急需尋找一種代用燃料。科學家經過

13、幾十年的精心研究發現，用氫燃料電池作汽車動力無污染環境的有害成份。因此，使用氫燃料電池的汽車才是名副其實的“綠色燃料”汽車。 據報道，在冰島政府的支持下，戴姆勒克萊斯勒公司和殼牌公司1999年初公布了把這個島國變為世界上第一個“氫經濟”的國家計劃最終用無污染的氫能源取代所有小轎車、公共汽車上使用的柴油和汽油。德國已經陸續推出了各種燃氫汽車。272.2氫氣的工程應用示例氫氣的工程應用示例（氫動力汽車）（氫動力汽車）2829 Linde水冷液氫儲罐實際產品及裝配汽車照片水冷液氫儲罐實際產品及裝配汽車照片 2.2.1氫動力的節能優勢氫動力的節能優勢 與傳統汽車相比，氫動力汽車能量轉化效率高達60-80%，為內燃機的2至3倍。 燃料電池本身工作沒有噪聲、沒有振動，其電極僅作為化學反應的場所和導電的通道，本身不參與化學反應，沒有損耗，壽命長。從這些方面來看，氫動力汽車當之無愧地是未來汽車發展的重點。302.2.2氫動力汽車的發展阻力氫動力汽車的發展阻力n需使用的是存