Ce metodă de stocare a hidrogenului este mai avantajoasă?

Ce metodă de stocare a hidrogenului este mai avantajoasă?

Tehnologia de stocare a hidrogenului trece de la capătul energetic al hidrogenului al lanțului industrial până la capătul celulei de combustibil și este o verigă importantă în controlul costului hidrogenului. Metoda de stocare a hidrogenului este o problemă de mare îngrijorare pentru oameni. În prezent, tehnologiile de stocare a hidrogenului utilizate în mod obișnuit includ în principal stocarea fizică a hidrogenului, stocarea chimică a hidrogenului și alte stocări de hidrogen.

1. Depozitarea fizică a hidrogenului
Tehnologia de stocare fizică a hidrogenului se referă la tehnologia de creștere a densității hidrogenului prin modificarea condițiilor de stocare a hidrogenului pentru a obține stocarea hidrogenului. Această tehnologie este un proces pur fizic, nu necesită un mediu de stocare a hidrogenului, are un cost scăzut, este ușor de eliberat hidrogen și are o concentrație mare de hidrogen. Este împărțit în principal în stocare de hidrogen gazos de înaltă presiune și stocare de hidrogen lichefiat la temperatură joasă.
1) Stocarea de hidrogen gazos de înaltă presiune
Tehnologia de stocare a hidrogenului gazos de înaltă presiune se referă la comprimarea hidrogenului sub presiune înaltă și stocarea acestuia într-o formă gazoasă de înaltă densitate. Are caracteristicile unui cost redus, consum redus de energie, dehidrogenare ușoară și condiții largi de lucru. Aceasta este cea mai matură și cea mai utilizată tehnologie de stocare a hidrogenului. Cu toate acestea, are o rezervă mică, un consum mare de energie, necesită un recipient rezistent la presiune și are factori nesiguri precum scurgerile de hidrogen și explozia containerului. Densitatea de stocare a hidrogenului a acestei tehnologii este foarte afectată de presiune, iar presiunea este limitată de materialul rezervorului de stocare. Prin urmare, punctul central de cercetare actual este îmbunătățirea materialelor rezervoarelor de stocare. La 30-40 MPa, creșterea este mai rapidă, iar când presiunea este mai mare de 70 MPa, schimbarea este foarte mică. Prin urmare, presiunea de lucru a rezervorului de stocare trebuie să fie între 35 și 70 MPa. Prin urmare, găsirea unui rezervor de stocare a hidrogenului ușor, rezistent la presiune înaltă a devenit cheia stocării hidrogenului gazos de înaltă presiune. În prezent, recipientele de stocare a hidrogenului gazos de înaltă presiune sunt împărțite în principal în patru tipuri: sticle metalice din oțel pur (Tipul I), sticle cu cerc de căptușeală din fibră de oțel (Tipul II), sticle din fibră de aluminiu complet ambalate (Tipul III) și plastic sticle împachetate cu fibre de căptușeală (Tipul IV). Printre acestea, sticlele de tip III și tip IV au avantajele unui raport greutate-volum mic și densitatea mare de stocare a hidrogenului pe unitate de masă și au fost utilizate pe scară largă în vehiculele cu pile de combustibil cu hidrogen. Presiunea de lucru a sticlelor de stocare a hidrogenului de înaltă presiune este în general de 35-70 MPa. Sistemele interne de stocare a hidrogenului de înaltă presiune la bord utilizează în principal sticle de tip III de 35 MPa, în timp ce țările străine folosesc în principal sticle de tip IV de 70 MPa.
2) Stocarea de hidrogen lichid criogenic
Tehnologia de stocare a hidrogenului lichid criogenic folosește caracteristicile lichefierii hidrogenului în condiții de presiune ridicată și temperatură scăzută, iar densitatea sa de volum este de 845 de ori mai mare decât cea a stării gazoase, pentru a obține o stocare eficientă a hidrogenului, iar eficiența sa de transport este mai mare decât cea a hidrogenului gazos. Cu toate acestea, pentru a asigura condiții de temperatură scăzută și presiune înaltă, nu numai că există cerințe pentru materialul rezervorului de stocare, ci și o schemă strictă de izolare adecvată și un echipament de răcire. Prin urmare, volumul rezervorului de stocare al hidrogenului lichid lichefiat criogenic este în general mic, iar densitatea masei hidrogenului este de aproximativ 10%. Tehnologia de stocare a hidrogenului lichid criogenic este utilizată în principal în domeniul militar și aerospațial, iar cercetarea și aplicarea comercială tocmai au început. Cu toate acestea, datorită avantajelor sale în stocarea și transportul pe scară largă și pe distanțe lungi, odată cu implementarea oficială a celor trei standarde naționale ale țării mele pentru hidrogen lichid și cu progresul continuu și reducerea costurilor tehnologiei de stocare a hidrogenului, stocarea de hidrogen lichid criogen poate coexista cu stocarea hidrogenului gazos de înaltă presiune în viitor.

2. Depozitarea chimică a hidrogenului
Tehnologia de stocare chimică a hidrogenului este o tehnologie care utilizează medii de stocare a hidrogenului pentru a reacționa cu hidrogenul în anumite condiții pentru a genera compuși stabili și apoi eliberează hidrogen prin schimbarea condițiilor. Include în principal stocarea hidrogenului lichid organic, stocarea hidrogenului lichid de amoniac, stocarea coordonată a hidrogenului hidrură, stocarea hidrogenului anorganic și stocarea hidrogenului metanol.
1) Depozitarea hidrogenului lichid organic
Tehnologia de stocare a hidrogenului lichid organic se bazează pe reacția de hidrogenare a materiei organice lichide nesaturate sub acțiunea unui catalizator pentru a genera compuși stabili și apoi reacția de dehidrogenare atunci când este nevoie de hidrogen. Materia organică lichidă nesaturată utilizată în mod obișnuit și proprietățile sale sunt prezentate în tabel. .
2) Depozitarea hidrogenului lichid de amoniac
Hidrogenul și azotul sunt sintetizate în amoniac lichid sub acțiunea unui catalizator și depozitate și transportate sub formă de amoniac lichid. Amoniacul lichid se descompune și eliberează hidrogen la presiune normală și aproximativ 400 ℃. În comparație cu temperatura extrem de scăzută de lichefiere a hidrogenului de -253℃ cerută de tehnologia de stocare a hidrogenului lichid la temperatură joasă, temperatura de lichefiere a amoniacului la o atmosferă este mult mai mare la -33℃, iar metoda „hidrogen-amoniac-hidrogen” consumă mai puțin. energie, este mai puțin dificil de implementat și transportat și este mai puțin dificil. În același timp, densitatea volumetrică de stocare a hidrogenului în stocarea hidrogenului lichid de amoniac este de 1,7 ori mai mare decât cea a hidrogenului lichid și este mult mai mare decât tehnologia de stocare a hidrogenului gazos cu remorcă cu tub lung. Această tehnologie are anumite avantaje în stocarea și transportul energiei hidrogen pe distanțe lungi. Cu toate acestea, stocarea hidrogenului de amoniac lichid are și multe dezavantaje. Amoniacul lichid este foarte coroziv și toxic și există riscuri potențiale de vătămare a echipamentelor, corpului uman și mediului în timpul depozitării și transportului; procesul de amoniac sintetic este relativ matur în țara mea, dar există o anumită proporție de pierdere în conversia procesului; echipamentele pentru amoniacul sintetic și descompunerea amoniacului și echipamentele din industria terminală trebuie încă integrate.
3) Depozitarea metanolului hidrogen
Metanolul verde are o densitate mare de energie și este o metodă ideală de stocare și transport a energiei lichide. Utilizarea energiei regenerabile pentru a genera hidrogen verde și apoi combinarea acestuia cu dioxid de carbon pentru a genera metanol verde, care este ușor de stocat și transportat, este o cale importantă către zero emisii de carbon.
3) Coordonare stocare hidrogen hidrură
Depozitarea hidrogenului hidrură de coordonare folosește metale alcaline pentru a reacționa cu hidrogenul pentru a genera hidruri ionice, care se descompun în hidrogen în anumite condiții. Următorul tabel arată proprietățile de stocare a hidrogenului ale hidrurilor de coordonare comune.
4) Depozitarea hidrogenului prin compuși anorganici
Materialele de stocare a hidrogenului anorganic se bazează pe conversia reciprocă între bicarbonat și formiat pentru a obține stocarea și eliberarea hidrogenului.

Rezumat: În prezent, stocarea hidrogenului gazos de înaltă presiune este curentul principal, dar dezvoltarea sa a fost restricționată din cauza siguranței, iar densitatea de stocare a hidrogenului este scăzută, ceea ce nu este potrivit pentru transportul pe scară mare pe distanțe lungi; stocarea hidrogenului lichid la temperatură scăzută se confruntă cu multe dificultăți în dezvoltarea sa în China datorită costului ridicat și dificultății de depozitare și transport; Tehnologia de stocare a hidrogenului organic lichid are avantaje mari în ceea ce privește siguranța, densitatea stocării hidrogenului și eficiența depozitării și transportului. Sub premisa că atât stocarea hidrogenului la presiune înaltă de 70MPa, cât și stocarea hidrogenului lichid la temperatură joasă în țara mea sunt în urmă, este de așteptat să devină una dintre principalele modalități de stocare și transport a hidrogenului în țara mea în viitor. Ca material de stocare a hidrogenului, hidrura are avantajul de a stoca hidrogen la o densitate mare sub presiune joasă în comparație cu hidrogenul la presiune înaltă.