氢储运技术及产业链装备分析

氢储运作为连接氢能产业上下游环节的桥梁，成为了制约氢能产业发展的主要问题之一。发展安全、高效的氢储运技术，是实现氢能产业经济性发展的关键.

1.高压气态储运技术及产业链装备

1.1 高压气氢长管拖车氢储运

高压气态氢储运是目前各类氢储运方案中使用最普遍、最直接的氢储运方式，其产业链的各环节中，涉及的氢储运核心设备有储氢罐、输氢管道、长管拖车、站用储氢瓶组及车载储氢瓶等。现阶段，国内高压气氢储运以 20MPa 长管拖车为主，结合集装格小范围补充，长管拖车方案占比全部高压气态氢储运方式的 90%。

长管拖车以 I 型瓶大容积无缝钢管气瓶为主，II 型长管拖车相较于I 型在单次运氢量、单位储氢密度及综合运输成本上均有提升或降本，目前市场占有逐步提升中。运氢长管总体往轻量化、高储运密度方向发展，目前长管拖车工作压力为 20MPa，30MPa 长管拖车为短期内技术发展方向，长期朝 50MPa 高压气态储运发展。 III 型储氢瓶（金属内胆纤维全缠绕气瓶）与 IV 型储氢瓶（塑料内胆的纤维全缠绕气瓶）由于制作内胆和保护层的材料密度低、气瓶质量轻、单位质量储氢密度增加，在车载储氢领域应用已经较为广泛，其中国内主要以 III 型瓶车载应用储氢为主，IV 型瓶目前处于起步阶段。对于 III、IV 型瓶的应用，欧洲市场已将其市场格局突破到了储运领域，尽管国内高压气态氢储运主流方案还是 I、II 型瓶，随着气瓶的安全、高效、高压轻量化发展，未来或将逐步探索应用 III、IV 型瓶于氢储运阶段

1.2 管道输氢

所有氢储运技术方案中，管道输氢技术具有运输成本低、能耗小、运量大且稳定等特点，可实现氢能的连续性、规模化、长距离输送。其产业链各关节关键装备包括管材、压缩机、掺混装置、管阀件、计量检测设备等。

国外管道输氢技术发展较早，全球范围内的输氢管道总里程已超过6,000km。相较于国外，国内在管道输氢方面的研究起步相对较晚，管道输氢技术发展尚处于初级阶段，已有输氢管道规模较小，总里程约 400km，在用管道仅有百公里左右。目前，国内在管道输氢领域已有所突破，多条管道项目被提上日程。在天然气掺氢管道输送方面，国内也已开展多项天然气管道掺氢输送项目的研究与实施。当前管道输氢/天然气掺氢管道项目主要由中国石油、中国石化、国家电投及其相关子公司承建，天然气公司与城燃单位对管道掺氢项目的参与度明显，市场集中度较高。2023 年4 月10 日，中石化宣布“西氢东送”输氢管道示范工程被纳入《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》。

2.低温液氢储运技术及产业链装备

随着国内在液氢领域的不断探索，低温液态氢储运技术近年来不断发展。储存方面，储运容器在结构上一般采用球形储罐和圆柱形储罐；运输方面，可采用拖车、槽车、槽船等运输方式。相较于气氢储运，液氢具有便于储运车载、安全性高、气化纯度高等特点，但也存在技术门槛高、液化工厂投资大、能耗高等缺点。

液氢对储罐的隔热技术要求很高，通常采用多层真空隔热技术。国内已打破液氢储罐的技术壁垒，缩短了和国外的技术差距，实现了液氢储罐的自主生产。不过，当前液氢储罐和罐车的相关生产制造国家标准仍未颁布，对政府审批和企业产线投资形成了阻碍，影响了液氢储运装备在民用市场的应用推广。但随着氢能产业，尤其是液氢产业链的逐渐发展和技术突破，液氢储运将成为未来中长距离、大规模氢储运的发展方向之一，而如何降低液化与贮存成本是低温液态储氢产业化的发展方向。

3.固态、有机液氢储运技术及产业链装备

3.1 固态氢储运

固态储氢具有多重优势，载体主要是物理或化学吸附储氢材料，通过物理或化学材料对氢气的吸附作用而将其存储在固体材料中的储氢方式。其中化学储氢材料中的金属氢化物发展最为成熟，而当中的镁系合金由于储氢量高、原料丰富、产氢纯度高等特点，被认为是最有前景的固态储氢材料之一。固态储氢终端应用场景主要有制氢现场缓存、工业化工氢能储存等固定式应用以及包括工程车载、乘用车载以及船载等储运移动式领域。

总体来说，固态氢储运应用场景多元，目前国内尚未实现商业化，整体处于实验室向小规模示范过渡阶段，提高金属氢化物的储氢量、降低材料成本、提高金属氢化物的可循环性等将是未来的研究重点。

3.2 有机液氢储运

液态有机物储氢技术（简称 LOHC）原理是借助某些烯烃、炔烃或芳香烃等储氢剂和氢气的一对可逆反应来实现加氢和脱氢，质量储氢密度在 5%-8%，储氢量大，储氢材料为液态有机物，可以用作氢气的存储介质，可以实现常温常压运输，方便安全。其通常反应过程可逆，储氢密度高；氢载体储运安全方便，适合长距离运输；可利用现有汽油输送管道、加油站等基础设施。目前国内技术处于从实验室向工业化生产过度阶段。

国内有机液主要研究方向为乙基咔唑；德国 Hydrogenious 公司主要研究方向为二苄基甲苯；日本在此方面处于领先地位，日本千代田化建公司主要研究方向为甲基环己烷。目前，国内多家企业启动有机液氢储运项目，整体处于由实验室向小规模落地应用的过渡阶段，但成本和技术成为其商业化进程中的双重挑战。