氫能以其清潔、高效的特點被公認為未來最有潛力的能源載體，安全、高效的儲存技術(shù)是實現(xiàn)氫能利用的關(guān)鍵。在氫氣儲存方面，我們目前是如何實現(xiàn)安全使用的呢?

　　氫氣儲存方式

　　氫氣的儲存主要有高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、金屬氫化物儲氫和有機液體儲氫。在我國，高壓氣態(tài)儲氫應(yīng)用最為廣泛。　　

　　高壓氣態(tài)儲氫

　　高壓氣態(tài)儲氫以氣罐為儲存容器，通過高壓壓縮的方式存儲氣態(tài)氫。其優(yōu)點是成本低、能耗相對小，可以通過減壓閥調(diào)節(jié)氫氣的釋放速度，充放氣速度快，動態(tài)響應(yīng)好，能在瞬間開關(guān)氫氣。

　　根據(jù)應(yīng)用方式的不同，高壓氣態(tài)儲氫分為車用高壓氣態(tài)儲氫和固定式高壓氣態(tài)儲氫。

　　(1)車用高壓氣態(tài)儲氫

　　主要應(yīng)用于車載系統(tǒng)，大多使用金屬內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶(III型)和塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶(IV型)。　　

　　當前，國內(nèi)車載系統(tǒng)中主要以III型瓶為主，國內(nèi)做車用氫瓶的生產(chǎn)企業(yè)有北京科泰克、北京天海、沈陽斯林達、中材、富瑞特裝等多家企業(yè)。

　　(2)固定式高壓氣態(tài)儲氫

　　主要應(yīng)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。

　　大直徑儲氫長管，石家莊安瑞科氣體機械有限公司2002年在國內(nèi)率先研制成功20/25MPa大容積儲氫長管，并應(yīng)用于大規(guī)模氫氣運輸。繼而開發(fā)的45MPa儲氫瓶組，已成功用于國內(nèi)眾多加氫站。長管氣瓶材料為鉻鉬鋼4130X，強度高，具有良好的抗氫脆能力。

　　鋼帶錯繞式儲氫罐，目前有45MPa和98MPa兩種型號，如浙大與巨化集團制造生產(chǎn)的兩臺國內(nèi)最高壓力等級98MPa立式高壓儲罐，安裝在常熟的豐田加氫站中。

　　低溫液態(tài)儲氫

　　低溫液態(tài)儲氫是將氫氣壓縮后冷卻到-252 ℃以下，使之液化并存放在絕熱真空儲存器中。與高壓氣態(tài)儲氫相比，低溫液態(tài)儲氫的質(zhì)量和體積儲氫密度都有大幅度提高，通常低溫液態(tài)儲氫的質(zhì)量儲氫密度可以達到5.7%。

　　僅從質(zhì)量和體積儲氫密度分析，低溫液態(tài)儲氫是比較理想的儲氫技術(shù)，是未來重要的發(fā)展方向，它的運輸能力是高壓氣態(tài)氫氣運輸?shù)氖兑陨?，可配合大?guī)模風電、水電、光電電解水制氫儲運。　　

　　在歐美日等國家，液氫應(yīng)用相對比較成熟，在運輸、加氫站和車載中都有應(yīng)用。我國液氫主要應(yīng)用在航天領(lǐng)域，以及少數(shù)的電子行業(yè)。航天101所在液氫的制備、儲運、應(yīng)用上都有成熟的經(jīng)驗。我國相關(guān)部門正在研究制定液氫民用標準，車用液氫技術(shù)研究正在進行中，液氫將應(yīng)用在一些長途、重型商用車，以及加氫站中。

　　金屬氫化物儲氫

　　金屬氫化物儲氫是利用過渡金屬或稀土材料與氫反應(yīng)，以金屬氫化物形式吸附氫，然后加熱氫化物釋放氫。金屬氫化物質(zhì)量儲氫密度在2～4.5 %，由于儲氫合金安全、無污染、可重復利用等優(yōu)點，目前主要應(yīng)用于潛艇、船舶等需要配重及港口等對重量不敏感的大型器械方面。北京有色院、北京浩運金能、廈門鎢業(yè)、寧波申江、湖南科力遠、安泰科技、江蘇申建等公司都在做固體儲氫材料的研究。圖為北京有色院金屬氫化物儲氫容器。　　

　　有機液體儲氫

　　有機液體儲氫是利用不飽和芳香烴、烯炔烴等作為儲氫載體，與氫氣發(fā)生可逆化學反應(yīng)來實現(xiàn)儲放氫，質(zhì)量儲氫密度達到7%左右，在到達用戶端時，載氫液體通過催化反應(yīng)器釋放氫氣供氫燃料電池使用。經(jīng)脫氫后儲氫載體再回流到儲罐中，并到加氫站置換新的載氫液體有機儲氫。

　　液體有機儲氫材料最大的特點就是常溫下為液態(tài)，能夠十分方便地運輸和儲存。整個使用過程中完全通過熱交換降低能耗，且沒有溫室氣體排放，安全保障。其中，武漢氫陽研發(fā)了一種稠雜環(huán)有機分子作為有機液體儲氫材料，儲氫高達58g/L，不存在副產(chǎn)物，可逆性好，并可在常溫常壓下利用管道、槽罐車等運輸。該有機液體儲氫材料已經(jīng)投入應(yīng)用。圖為武漢氫陽有機液體儲氫。　　

　　氫氣儲存安全

　　我國應(yīng)用最為廣泛的氫氣儲存方式是高壓氣態(tài)儲氫。目前，我國已經(jīng)實施能夠適用于35MPa和70MPa的高壓儲氫瓶的相應(yīng)標準GB/T35544-2017《車用壓縮氫氣鋁合金內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶》。標準規(guī)定了車用壓縮氫氣鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶的型式和參數(shù)、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標注、包裝運輸和存儲等要求，保障了高壓儲氫氣瓶的安全性。

　　車載高壓氣態(tài)儲氫安全防護措施：

　　過溫報警：儲氫瓶上安裝的溫度傳感器用來檢測瓶內(nèi)氣體溫度，傳感器將溫度信號發(fā)送到駕駛室儀表盤上，從而判斷瓶內(nèi)氫氣是否超溫。

　　起火防護：當儲氫瓶處于起火環(huán)境中時，溫度傳感器和壓力傳感器會檢測到瓶內(nèi)氣體溫度和壓力的異常并切斷氫氣供應(yīng)。同時，瓶閥上安裝有壓力泄放裝置。

　　過壓保護：當儲氫瓶中氫氣壓力過高時，能通過壓力泄放裝置自動泄壓，保證儲氫瓶在安全的工作壓力范圍之內(nèi)。

　　過流保護：當供氫管道斷裂，溢流閥開啟，進行過流保護，截斷氣體泄漏。

　　氫氣泄漏監(jiān)控：儲氫瓶電磁閥與氫氣泄漏報警系統(tǒng)聯(lián)動，當泄漏氫氣濃度達到保護值時將自動關(guān)閉，從而切斷氫氣供應(yīng)。

　　綜合以上，現(xiàn)有的防護措施能有效的解決高壓車載儲氫瓶的氫氣泄漏、爆炸等問題。

　　固定式高壓氣態(tài)儲氫安全防護措施：

　?、?大直徑儲氫長管

　　氣瓶質(zhì)量：氣瓶內(nèi)外表面均經(jīng)過噴丸處理，并用內(nèi)窺攝像系統(tǒng)逐只進行內(nèi)部全面檢查，確保內(nèi)部質(zhì)量。氣瓶成形及水壓試驗后逐只進行磁粉檢測，確保不得有任何裂紋狀缺陷存在，且氣瓶的兩端螺紋均經(jīng)磁粉檢測，確保連接螺紋質(zhì)量可靠。

　　爆破片裝置：爆破片裝在氣瓶的兩端，較安全閥體積小、重量輕，但密封可靠，同時其泄放面積較同體積的安全閥泄放面積要大得多。

　　壓力表：氣瓶充卸氣管路上設(shè)置有壓力表，量程取1.5-3倍的工作壓力，精度1.5級。壓力表采用防震型，其前端設(shè)置壓力表閥，便于更換拆卸。

　　溫度計：考慮到工作環(huán)境溫度及充氣時氣體溫度升高、卸氣時氣體溫度降低等因素，溫度計測量范圍應(yīng)覆蓋最低和最高工作溫度，測量范圍應(yīng)取-40-80。溫度計多采用雙金屬型，讀數(shù)方便，堅固耐用，且采用防護套管與介質(zhì)隔開，易于更換拆卸。

　　安全聯(lián)鎖裝置：裝卸氣過程中，即操作倉門打開狀態(tài)，嚴禁拖車啟動運行，否則會造成裝卸軟管等連接部位拉斷、氣體泄漏等嚴重事故。

　?、阡搸уe繞式儲氫罐

　　鋼帶錯繞式儲氣罐，安全性高，氣罐使用溫度-40～60℃，儲存壓力45-95MPa。采用抗氫脆、抗氫腐蝕的奧氏體不銹鋼，同時擁有抑爆抗爆、缺陷分散、運行狀態(tài)在線診斷等優(yōu)點，儲氣罐安裝安全閥、壓力傳感器、溫度傳感器、氫氣泄漏探頭，通過對氣罐的遠程在線監(jiān)控，可時時監(jiān)測儲罐安全狀態(tài)。

　　目前，35MPa氣態(tài)儲氫主要應(yīng)用于城市內(nèi)車輛，如城市公交車、物流車、團體班車;70MPa已經(jīng)研發(fā)成功，主要應(yīng)用于乘用車;液態(tài)儲氫技術(shù)成熟，在我國主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，民用推廣實現(xiàn)后，可解決長途、重載、大功率商用車的用氫需求;有機液體儲氫技術(shù)突破后，可應(yīng)用于大部分用氫領(lǐng)域;固體儲氫適用于對重量不敏感的領(lǐng)域。