氢气在常温常压下为无色、无嗅、无毒、易燃性气体,氢气在自然界中存在的同位素有:氕气、氘气、氚气。在空气中的极限是,引燃温度只有400℃,火焰颜色为蓝色。目前工业上氢气的制造主要有水电解制氢气、甲醇裂解制氢气、天然气裂解制氢气、氨分解制氢气等几种制造方式。氢的贮运有四种方式可供选择,即气态贮运、液态贮运、金属氢化物贮运和微球贮运。氢气主要用钢瓶、钢瓶组成的瓶组和氢气管束槽车运输。氢气是世界上已知的轻的气体,它的密度非常小,只有空气的1/14,即在标准大气压,0℃下,氢气的密度为。所以氢气可作为飞艇的填充气体(由于氢气具有可燃性,安全性不高,飞艇现多用氦气填充)。灌好的氢气乳胶气球,往往过一夜就飞不起来了,这是因为氢气能钻过橡胶上人眼看不见的小细孔。高纯氢气常用于安捷伦、岛津、热电等气相色谱仪的载气高纯氢气常用于浮法玻璃的制造保护气体高纯氢气常用于灯丝的还原燃烧高纯氢气和高纯氮气组成混合气体常用于不锈钢、铜管等金属的光亮退火氢气常用于食品油等油品的加氢还原液氢和液氧一起用作火箭推进剂注意事项瓶装氢气为易燃压缩气体,应储存于阴凉、通风的仓库内,设置明显的“严禁烟火”标志。仓内温度不宜超过40℃。 氢气作为燃料,主要还是通过氢燃料电池,将氢能转化为电能。天津氢气运输市场价
在陆地上进行大量氢气输送时,气体管道输送很有效。一般的氢气集装格和长管拖车中都有连接钢瓶的气体管道,在陆地上能够铺设大规模、长距离而且高压的氢气管道进行氢气输送。管道运输是具有发展潜力的低成本运氢方式。低压管道适合大规模、长距离的运氢。由于氢气在低压状态(工作压力1~4MPa)下运输,因此相比高压钢瓶输氢能耗更低,但管道建设的初始投资较大。有机液体以及氨气输运氢气也是正在开发的氢气储运方法,尤其是在长距离、大规模的氢气输送方面具有一定优势,但是杂质气体含量高,高纯氢气使用时需要重新纯化。固态合金输氢纯度高、安全性好,但是输运能耗高、成本高,适合人口密集的区域以及短距离的氢气输运。长管拖车输运氢气成本随距离的增加,适合300km以内的输氢,距离超过300km时,液氢和管道输氢更合适,输氢量越大,这种趋势越明显。三种主要输氢方式价格与距离的变化如下图所示。图三种输氢方式价格与距离变化关系目前我国氢气的输运几乎都依赖长管拖车,满足不了大规模氢气使用和氢能源产业的发展,管道输氢和液态输氢技术亟待提高。 福建灌装氢气运输目前,氢气作为燃料与天然气相比还没有足够规模的基础设施。
液氢运输液氢运输安装卸压阀调节内部压力,无明火状态不构成危险。由于液氢运输的储氢装置不能完全的隔热,会造成液氢蒸发使装置内压力变大,但可在装置上安装卸压阀,调节装置内部压力,且氢气排出后扩散迅速。在户外无明火状态不会构成危险。管道运输管道运输的输氢管材料选用铝制复合材料,防止氢脆发生。管道使用的度钢如锰钢、镍钢等,若长期处于高压氢气的环境下,内部分子易受氢气分子入侵,使强度变低,但铝结构受此类影响较小,可采用铝制合金作为内层材料,降低氢脆现象。运氢成本计算在当前氢能源发展的现实情况下,氢气的运输需要基于考虑运输过程的能量效率、氢的运输量、运输过程氢的损耗和运输里程。
当前氢能产业已经进入快速发展阶段,全球氢气产量超过,中国氢气产能也超过。但由于氢气体积能量密度极低且液化困难,其运输成本远远超过石油及天然气等传统燃料,达到交货成本的6%左右。而且随着规模经济与技术进步导致的制氢成本下降,运输成本的比重还会不断增加。因此对现有氢气输送方案的技术经济特征进行分析,构建经济高效的氢气储运及配送基础设施,是氢能产业发展必须解决的重大问题。一、现有氢气运输技术及其特性目前国内外的氢气运输技术可以分为高压气态、液态、有机载体(LOHC)及固态储氢运输等四类。其中高压气态运输由于技术实现简单及成本低等特征,而液态运输次之。有机载体(LOHC)与固态运输原理相似,均利用氢气与有机液体或固态金属反应生成氢键复合物或金属氢化物,在目的地进行脱氢处理,从而实现高效运输。后两种技术优势明显,前景可期,但目前成熟度不高。表1氢气运输方案概况图片来源:玖牛研究院根据公开资料整理(一)高压气态运输高压气态运输,是指采用压缩机将氢气在常温下压缩至较高要求和密度,采用密封容器或管道运输至目的地再进行调压的技术方案。具体输送工具有集装格、集装管束及管道运输等三种。 氢气的运输通常根据储氢状态的不同和运输量的不同而不同,下图展示了氢气的各种运输方式。
储氢合金固态氢运输该技术利用稀土系、钛系、锆系和镁系等金属或合金的吸氢特性,与氢气反应产生稳定氢化物,在常温常压下运输至目的地之后再通过加热释放氢气。利用该技术同样可以大幅度提升氢气运输的体积能量密度。理论上,与高压钢瓶同等重量的储氢合金所能吸纳的氢气量是高压钢瓶的上千倍。但储氢合金本身价格昂贵,目前*用于电池领域,用于大规模氢气运输并不现实。二、主要氢气运输技术成本分析从上述分析可知,目前从技术上适用于大规模氢气运输的成熟技术方案主要为集装管束运输、管道运输、液氢槽罐车运输及LOHC运输。以下分别对不同技术方案的运输成本加以分析。(一)集装管束运输成本集装管束拖车运输成本主要包括:拖车折旧费、维护保养费、氢气压缩耗电、人员工资及运输油耗等。成本测算假设:目前国内集装管束拖车的价格约100万/台,使用年限10年。每辆拖车配备司机两名,每人每年工资及福利费共15万。拖车满载氢气可达460kg,每百公里消耗柴油约25升。拖车平均运行速度假设为50km/小时,两端装卸时间约5小时,年有效工作时间为4500小时。氢气压缩过程耗电1kwh/kg. 传统行业氢气作为工业气体,在石油化工、电子工业、冶金工业、浮法玻璃、航空航天等方面有着***的应用。福建灌装氢气运输
氢能发展潜力越来越被国际认可,欧美日韩等地区和国家积极制定支持氢能投资政策。天津氢气运输市场价
“氢”的发现早在16世纪,瑞士科学家帕拉塞尔斯发现把铁放入硫酸中,会产生一种特殊的气体。1766年,英国化学家和物理学家卡文迪许使用多种金属重复了帕拉塞尔斯的实验,将氢气收集起来并研究其性质。因此,在化学史上,人们把氢元素的发现这一项重大成就,主要归功于卡文迪许。在工业上的分类工业上,根据中国国家标准《工业氢》GB/T3634-1995,氢气可分为高纯氢(99.999%)、纯氢(99.99%)、普氢(99.9%)三种。天然气重整制氢(SMR),工艺描述:天然气经过压缩,进入转化炉加热,而后进入反应炉,在催化剂的作用下,发生蒸汽转化反应和一氧化碳变换反应,产生含氢量约为70~90%的混合气,经过变压吸附提纯得到不同纯度的氢气产品。反应公式:CH4+H2O→CO↑+3H2↑CO+H2O→CO2↑+H2↑,适用规模:2000-10000Nm3/h,特点:工艺稳定,适合大规模制氢;前期投资较大,成本稳定(管道天然气);天然气既作原料,又做燃料。天津氢气运输市场价
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