氢气是可燃性气体,在空气燃烧时会产生热量。氢气燃烧实际上是氢气和氧气反应产生水的化学过程,氢气和氧气分子反应需要的条件并不高,只需574度就可以点燃。满足这种温度容易的就是静电火花,当然有明火就更没有问题了。氢气和氧气即使发生化学反应,不一定会发生燃烧,燃烧需要化学反应连续进行,简单说就是氢气氧气反应产生热量可引起更多氢气氧气反应,周围其他氢气氧气分子发生反应再继续引起更大范围的反应。能维持这种反应持续进行的重要前提是氢气和氧气的浓度都不能太小。发生燃烧不一定会导致破坏性后果,因为燃烧产生危害主要决定于燃烧产生的能量大小和产生速度,尤其是能量大小更重要。根据这一特点,只要把密闭条件下混合气体积控制足够小,就能降低破坏性后果。这就好比打火机,虽然里面是可以燃烧和的可燃气体,但体积小不足以产生危害。也可以对管路进行技术处理,控制和避免燃烧反应发生的条件,例如采用单向阀门和安全阀的设计,让意外的燃爆不产生人体和环境的破坏。也有人采用对整机进行防爆设计,但这似乎是形式大于实质。采用船运或卡车运输氢气目前**为常见,但运输的量非常有限:对于20MPa压缩氢气,运输500Kg氢需要40t的卡车。张家口氢气运输价格表
运输成本通过建立加氢站氢气运输成本模型进行分析,结果表明上海大规模氢气运输的长管拖车运输成本为·kg-1,液氢运输成本为·kg-1,管道运输成本为6元·kg-1。氢气液化能耗占自身低热值30%以上,约为压缩能耗的3倍左右,但气态氢气运输能耗高于液氢运输能耗。运输中尽管存在如高压、液氢蒸发以及氢脆等安全风险,但都可通过设计、规范等措施避免。根据分析结果,对于上海近期千辆级规模燃料电池汽车的发展计划,长管拖车输送氢气是方案。为促进燃料电池汽车的发展,上海必须建立与之发展相适应的氢基础设施(加氢站)。加氢站按制氢地点可分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站,而对于外供氢加氢站,氢气的运输是重要的一环。氢气的运输方式是多样的,且每种运输方式的应用场合、成熟程度、使用成本等都不相同,因此需要进行比较,根据实际情况研究合理的运输方式,以有效促进上海氢基础设施的发展。氢气运输方式,按照输送时氢气所处状态的不同,氢气的运输方式可分为:气态氢气(GH2)输送、液态氢气(LH2)输送和固态氢气(SH2)输送。前两者将氢气加压或液化后再利用交通工具运输,是目前加氢站正在使用的方式。固态氢气输送通过金属氢化物进行输送,迄今尚未有固态氢气输送方式。 河北氢气运输供应管道运输可以长距离运输大量氢气,在工业领域特别有利。
储氢密度和传输效率都更高的低温液态储氢将是未来重要的发展方向。液氢槽车运输成本测算为测算液氢槽车运输的成本,我们的基本假设如下:加氢站规模为500kg/天,距离氢源点100km;槽车装载量为15000加仑(约68m3,即4000kg),每日工作时间15h;槽车平均时速50km/h,百公里耗油量25升,柴油价格7元/升;液氢槽车价格约为50万美元/辆,以10年进行折旧,折旧方式为直线法;槽车充卸液氢时长;氢气压缩过程耗电11kwh/kg,电价;每台拖车配备两名司机,灌装、卸载各配备一名操作人员,工资10万元/人·年;车辆保险费用1万元/年,保养费用,过路费。根据以上假设,可测算出规模为500kg/d、距离氢源点100km的加氢站,运氢成本为。测算过程如下表:液氢罐车成本变动对距离不敏感。当加氢站距离氢源点50~500km时,液氢槽车的运输价格在。虽然运输成本随着距离增加而提高,但提高的幅度并不大。这是因为成本中占比**大的一项——液化过程中消耗的电费(约占60%左右)*与载氢量有关,与距离无关。而与距离呈正相关的油费、路费等占比并不大,液氢罐车在长距离运输下更具成本优势。发展趋势:成本低的管道运输是未来发展方向将上述测算结果进行对比发现:在0~1000km范围中。
测算过程如下表:氢气管网相比长管拖车具备成本优势。由于压缩每公斤氢气所消耗的电量是一定的。管道运氢成本增长的驱动因素主要是与输送距离正相关的管材折旧及维护费用。当输送距离为100km时,运氢成本为,为同等距离下气氢拖车成本的1/5,通过管道运输氢气是一种降低成本的可靠方法。管道运氢成本很大程度上受到需求端的影响。虽然测算结果显示管道运氢成本较低,但达到该成本的前提是管道的运能利用率达到100%,即加氢站有足够的氢气需求。运氢成本随着利用率的下降而上升,当运能利用率为20%时,管道运氢的成本已经接近长管拖车运氢。在当前加氢站尚未普及、站点较为分散的情况下,管道运氢的成本优势并不明显。但随着氢能产业逐步发展,氢气管网终将成为低成本运氢方式的选择。液氢罐车运输:适合长距离运输,国内外应用差距明显液氢运输相比气氢效率更高,但国内应用程度有限液氢罐车运输系统由动力车头、整车拖盘和液氢储罐3部分组成。由于液氢的运输温度需保持在-253℃以下,与外部环境温差较大,为保证液氢储存的密封和隔热性能,对液氢储罐的材料和工艺有很高的要求,使其初始投资成本较高。液氢罐车运输具有更高的运输效率,但液化过程能耗大。 氢气的燃烧产物又是水,一旦利用太阳能从水中制取氢气的技术得以突破,氢气就将成为用不尽的能源。
20世纪60年代,氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。进入70年代以后,随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术,很快,氢燃料电池就被运用于发电和汽车。大型电站,无论是水电、火电或核电,都是把发出的电送往电网,由电网输送给用户。但由于各用电户的负荷不同,电网有时呈现为高峰,有时则呈现为低谷,这就会导致停电或电压不稳。另外,传统的火力发电站的燃烧能量大约有70%要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大的设备上,燃烧时还会消耗大量的能源和排放大量的有害物质。而使用氢燃料电池发电,是将燃料的化学能直接转换为电能,不需要进行燃烧,能量转换率可达60%~80%,而且污染少、噪音小,装置可大可小,非常灵活。氢的化学特性活跃,它可同许多金属或合金化合。某些金属或合金吸收氢之后,形成一种金属氢化物,其中有些金属氢化物的氢含量很高,甚至高于液氢的密度,而且该金属氢化物在一定温度条件下会分解,并把所吸收的氢释放出来,这就构成了一种良好的贮氢材料。氢气属于危险化学品、具有易燃易爆的特点。重庆瓶装氢气运输方式
目前氢储能系统效率为电化学储能的50%左右、抽水蓄能的60%左右。张家口氢气运输价格表
氢气输送是氢能利用的重要环节。一般而言,氢气生产厂和用户会有一定的距离,这就存在氢气输送的需求。按照氢在输运时所处状态的不同,可以分为气氢输送、液氢输送和固氢输送。其中前两者是目前正在大规模使用的两种方式。根据氢的输送距离、用氢要求及用户的分布情况,气氢可以用管网,或通过高压容器装在车、船等运输工具上进行输送。管网输送一般适用于用量大的场合,而车、船运输则适合于量小、用户比较分散的场合。液氢、固氢输运方法一般是采用车船输送。氢气的输送之所以效率低,原因在于储氢密度太低。目前各种输送氢气的方法实际是输送储存的氢。如果储氢密度提高了,输送氢气的效率自然也就提高。现在科学家大胆设想氢一电共同输送,可望大幅度提高能量输送效率。该设想是在特大规模的太阳能发电中心,人们首先利用光伏光电或太阳能热发电获得大量的电力,再利用这些可再生能源获得的清洁电力,电解水制氢,继而液化氢气得到液氢。利用多层同轴电缆,同时输送液氢和电。电缆中心输送液氢。张家口氢气运输价格表