運(yùn)輸成本通過建立加氫站氫氣運(yùn)輸成本模型進(jìn)行分析,結(jié)果表明上海大規(guī)模氫氣運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)管拖車運(yùn)輸成本為·kg-1,液氫運(yùn)輸成本為·kg-1,管道運(yùn)輸成本為6元·kg-1。氫氣液化能耗占自身低熱值30%以上,約為壓縮能耗的3倍左右,但氣態(tài)氫氣運(yùn)輸能耗高于液氫運(yùn)輸能耗。運(yùn)輸中盡管存在如高壓、液氫蒸發(fā)以及氫脆等安全風(fēng)險(xiǎn),但都可通過設(shè)計(jì)、規(guī)范等措施避免。根據(jù)分析結(jié)果,對(duì)于上海近期千輛級(jí)規(guī)模燃料電池汽車的發(fā)展計(jì)劃,長(zhǎng)管拖車輸送氫氣是方案。為促進(jìn)燃料電池汽車的發(fā)展,上海必須建立與之發(fā)展相適應(yīng)的氫基礎(chǔ)設(shè)施(加氫站)。加氫站按制氫地點(diǎn)可分為外供氫加氫站和站內(nèi)制氫加氫站,而對(duì)于外供氫加氫站,氫氣的運(yùn)輸是重要的一環(huán)。氫氣的運(yùn)輸方式是多樣的,且每種運(yùn)輸方式的應(yīng)用場(chǎng)合、成熟程度、使用成本等都不相同,因此需要進(jìn)行比較,根據(jù)實(shí)際情況研究合理的運(yùn)輸方式,以有效促進(jìn)上海氫基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展。氫氣運(yùn)輸方式,按照輸送時(shí)氫氣所處狀態(tài)的不同,氫氣的運(yùn)輸方式可分為:氣態(tài)氫氣(GH2)輸送、液態(tài)氫氣(LH2)輸送和固態(tài)氫氣(SH2)輸送。前兩者將氫氣加壓或液化后再利用交通工具運(yùn)輸,是目前加氫站正在使用的方式。固態(tài)氫氣輸送通過金屬氫化物進(jìn)行輸送,迄今尚未有固態(tài)氫氣輸送方式。 氫氣管道運(yùn)輸是通過氫的輸送管,是氫基礎(chǔ)設(shè)施的一部份。內(nèi)蒙古氫氣運(yùn)輸鋼瓶
燃料電池對(duì)環(huán)境無(wú)污染。它是通過電化學(xué)反應(yīng),而不是采用燃燒(汽、柴油)或儲(chǔ)能(蓄電池)方式典型的傳統(tǒng)后備電源方案。燃燒會(huì)釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述,燃料電池只會(huì)產(chǎn)生水和熱。如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的(光伏電池板、風(fēng)能發(fā)電等),整個(gè)循環(huán)就是徹底的不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的過程。無(wú)噪聲燃料電池運(yùn)行安靜,噪聲大約只有55dB,相當(dāng)于人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合于室內(nèi)安裝,或是在室外對(duì)噪聲有限制的地方。高效率燃料電池的發(fā)電效率可以達(dá)到50%以上,這是由燃料電池的轉(zhuǎn)換性質(zhì)決定的,直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,不需要經(jīng)過熱能和機(jī)械能(發(fā)電機(jī))的中間變換。天津氫氣運(yùn)輸排行榜氫氣可用于汽車、飛機(jī)、輪船、火箭等領(lǐng)域,其中目前主要、前景廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景是氫燃料電池車。
氫氣的著火點(diǎn)為500°C。純凈的氫氣與氧氣的混合物燃燒時(shí)放出紫外線。因?yàn)闅錃獗瓤諝廨p,所以氫氣的火焰傾向于快速上升,故其造成的危害小于碳?xì)浠衔锶紵奈:?。氫氣與所有的氧化性元素單質(zhì)反應(yīng)。氫氣在常溫下可自發(fā)的和氯氣(需要光照)反應(yīng),氫氣和氟氣在冷暗處混合就可,生成具有潛在危險(xiǎn)性的酸氯化氫或氟化氫。在帶尖嘴的導(dǎo)管口點(diǎn)燃純凈的氫氣,觀察火焰的顏色。然后在火焰上方罩一個(gè)冷而干燥的燒杯,過一會(huì)兒。我們可以看到,純凈的氫氣在空氣里安靜地燃燒,產(chǎn)生淡藍(lán)色的火焰(氫氣在玻璃導(dǎo)管口燃燒時(shí),火焰常略帶黃色)。用燒杯罩在火焰的上方時(shí),燒杯壁上有水珠生成,接觸燒杯的手能感到發(fā)燙。氫氣在空氣里燃燒,實(shí)際上是氫氣跟空氣里的氧氣發(fā)生了化合反應(yīng),生成了水并放出大量的熱。這個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式是:2H2+O2=點(diǎn)燃=2H2O反過來(lái),氫氣可以用電解水的方式制備。這個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式是:H2O=H++OH-H++e-=H2H=H2OH--e-=OH2OH=H2O22H2O2=2H2O+O2總的化學(xué)方程式是:2H2O=通電=2H2↑+O2↑取一個(gè)一端開口,另一端鉆有小孔的紙筒(或塑料筒等),用紙團(tuán)堵住小孔,用向下排空氣法收集氫氣,使紙筒內(nèi)充滿氫氣。把氫氣發(fā)生裝置移開。
其昂貴的投資使氫氣運(yùn)輸成本基本維持不變。當(dāng)加氫站規(guī)模達(dá)到1500kg·d-1時(shí),氫氣的運(yùn)輸成本大約為6元·kg-1。單從運(yùn)輸方面的成本來(lái)看,三種運(yùn)輸方式中以液氫運(yùn)輸成本比較低,管道運(yùn)輸比較高。注意此液氫運(yùn)輸成本沒有包含氫氣液化及蒸發(fā)成本,氫氣液化設(shè)備的投資非常巨大,一個(gè)日處理量為120t氫氣的液化廠投資約為9千萬(wàn)美元。Syed等計(jì)算了規(guī)模為3×104kg·h-1的氫氣液化成本,達(dá)到·kg-1,若考慮到此,長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸氫氣的成本在目前還是比較低的。由于長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸和槽車運(yùn)輸技術(shù)都非常成熟,通過技術(shù)進(jìn)步降低設(shè)備成本不大可能。但是今后生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大后能降低部分成本。3能耗分析氫氣首先經(jīng)過壓縮或液化后再進(jìn)行運(yùn)輸,這些過程都需要消耗能量。Bossel等深入地比較了壓縮和液化的能耗以及氫氣道路運(yùn)輸?shù)哪芎?,可為氫氣運(yùn)輸方式的選擇提供參考。氫氣的高熱值為142MJ·kg-1,如果將氫氣壓縮到20MPa,大約消耗能量14MJ·kg-1,相當(dāng)于氫氣內(nèi)能的10%左右。液化能耗很高,具有明顯的規(guī)模效益。當(dāng)液化量很少時(shí),液化能耗甚至高于氫氣的熱值,當(dāng)液化量達(dá)到1000kg·h-1時(shí),液化能耗仍超過40MJ·kg-1,是低熱值的30%以上。對(duì)于一般規(guī)模的液化廠,氫氣液化能耗大約為壓縮能耗的3倍。 搬運(yùn)氫氣鋼瓶時(shí)應(yīng)使用鋼瓶手推車或危險(xiǎn)品運(yùn)輸車,嚴(yán)防鋼瓶碰撞和損壞。
液氫運(yùn)輸液氫運(yùn)輸安裝卸壓閥調(diào)節(jié)內(nèi)部壓力,無(wú)明火狀態(tài)不構(gòu)成危險(xiǎn)。由于液氫運(yùn)輸?shù)膬?chǔ)氫裝置不能完全的隔熱,會(huì)造成液氫蒸發(fā)使裝置內(nèi)壓力變大,但可在裝置上安裝卸壓閥,調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部壓力,且氫氣排出后擴(kuò)散迅速。在戶外無(wú)明火狀態(tài)不會(huì)構(gòu)成危險(xiǎn)。管道運(yùn)輸管道運(yùn)輸?shù)妮敋涔懿牧线x用鋁制復(fù)合材料,防止氫脆發(fā)生。管道使用的度鋼如錳鋼、鎳鋼等,若長(zhǎng)期處于高壓氫氣的環(huán)境下,內(nèi)部分子易受氫氣分子入侵,使強(qiáng)度變低,但鋁結(jié)構(gòu)受此類影響較小,可采用鋁制合金作為內(nèi)層材料,降低氫脆現(xiàn)象。運(yùn)氫成本計(jì)算在當(dāng)前氫能源發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況下,氫氣的運(yùn)輸需要基于考慮運(yùn)輸過程的能量效率、氫的運(yùn)輸量、運(yùn)輸過程氫的損耗和運(yùn)輸里程。在用量小、用戶分散的情況下,氣氫通常通過儲(chǔ)氫容器裝在車、船等運(yùn)輸工具上進(jìn)行輸送,,液氫運(yùn)輸多用車船等運(yùn)輸工具,氫氣用量大時(shí)一般采用管道輸送。采用船運(yùn)或卡車運(yùn)輸氫氣目前**為常見,但運(yùn)輸?shù)牧糠浅S邢蓿簩?duì)于20MPa壓縮氫氣,運(yùn)輸500Kg氫需要40t的卡車。遼寧氫氣運(yùn)輸物流
氫燃料電池乘用車、公交車、叉車已經(jīng)投入市場(chǎng)。內(nèi)蒙古氫氣運(yùn)輸鋼瓶
氫運(yùn)輸主要運(yùn)輸四種狀態(tài)的氫:低壓氫氣、高壓氫氣、液氫和固態(tài)氫(金屬氫化物儲(chǔ)氫和有機(jī)氫化物儲(chǔ)氫等)。運(yùn)輸技術(shù)主要有管道運(yùn)輸、機(jī)動(dòng)車運(yùn)輸、船運(yùn)。選擇何種運(yùn)輸方式基于以下四點(diǎn)綜合考慮:運(yùn)輸過程的能量效率、氫的運(yùn)輸量、運(yùn)輸過程氫的損耗、運(yùn)輸里程。液氫運(yùn)輸?shù)哪芰啃矢撸且夯^程就消耗三分之一的氫能量,同時(shí)還存在氫氣蒸發(fā)和運(yùn)輸設(shè)備絕緣的復(fù)雜技術(shù)要求??梢?,液氫只適合于短途運(yùn)輸。氫運(yùn)輸主要運(yùn)輸四種狀態(tài)的氫:低壓氫氣、高壓氫氣、液氫和固態(tài)氫(金屬氫化物儲(chǔ)氫和有機(jī)氫化物儲(chǔ)氫等)。運(yùn)輸技術(shù)主要有管道運(yùn)輸、機(jī)動(dòng)車運(yùn)輸、船運(yùn)。選擇何種運(yùn)輸方式基于以下四點(diǎn)綜合考慮:運(yùn)輸過程的能量效率、氫的運(yùn)輸量、運(yùn)輸過程氫的損耗、運(yùn)輸里程。液氫運(yùn)輸?shù)哪芰啃矢撸且夯^程就消耗三分之一的氫能量,同時(shí)還存在氫氣蒸發(fā)和運(yùn)輸設(shè)備絕緣的復(fù)雜技術(shù)要求??梢?,液氫只適合于短途運(yùn)輸。 內(nèi)蒙古氫氣運(yùn)輸鋼瓶