近日，研究機(jī)構(gòu)EVTank聯(lián)合伊維經(jīng)濟(jì)研究院發(fā)布了其關(guān)于氫氣存儲與運(yùn)輸領(lǐng)域的研究成果《中國氫氣存儲與運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（2019）》。在研究報告中，伊維經(jīng)濟(jì)研究院從主要儲氫技術(shù)的對比研究、不同儲氫技術(shù)的成本分析、氫氣運(yùn)輸?shù)牟煌绞剑煌瑲錃膺\(yùn)輸方式成本對比分析等方面進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并重點(diǎn)梳理了在國內(nèi)進(jìn)行氫氣存儲和運(yùn)輸?shù)钠髽I(yè)基本情況。
關(guān)于儲氫技術(shù)，伊維經(jīng)濟(jì)研究院在《中國氫氣存儲與運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（2019）》中進(jìn)行了總結(jié)和分析。伊維經(jīng)濟(jì)研究院將氫氣的儲存技術(shù)分為高壓氣態(tài)儲氫、低壓液化氫儲存及儲氫材料儲存等三大類。就目前而言，伊維經(jīng)濟(jì)研究院認(rèn)為高壓氣態(tài)儲氫以其技術(shù)難度低、成本低、匹配當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀等特征優(yōu)勢得以應(yīng)用最廣；低溫液氫儲存在國外應(yīng)用較多，國內(nèi)技術(shù)尚處于航空用階段；儲氫材料儲氫技術(shù)目前國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化極少，基本處在小規(guī)模實(shí)驗(yàn)階段。
高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)即利用高壓將氫氣壓縮到耐高壓的儲氣瓶中，儲氣瓶工作壓力須在35～70MPa。目前，高壓氣態(tài)儲氫瓶主要分為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶（II型）、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶（III型）和塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶（IV型）四代產(chǎn)品，主要應(yīng)用場景為車載式（車用及儲運(yùn)）和固定式（制氫廠、加氫站等）儲氫。
伊維經(jīng)濟(jì)研究院在報告中分析認(rèn)為I型、II型儲氫瓶由于質(zhì)量儲氫密度較低、氫脆問題嚴(yán)重，難以滿足車載儲氫系統(tǒng)的質(zhì)量儲氫密度要求；而III型、IV型瓶由內(nèi)膽、碳纖維強(qiáng)化樹脂層及玻璃纖維強(qiáng)化樹脂層組成，氣瓶質(zhì)量較輕，單位質(zhì)量儲氫密度有所提高。因此，車載儲氫瓶大多使用III型、IV型。國外目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)IV型儲氫瓶在車用領(lǐng)域70MPa的應(yīng)用，國內(nèi)IV型儲氫瓶受到禁用，主要以35MPaIII型瓶為主，70MPa型號技術(shù)較國外落后。
在研究報告中，伊維經(jīng)濟(jì)研究院認(rèn)為高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)成本低，能耗低，是目前發(fā)展最成熟的儲氫技術(shù)，國內(nèi)外均有廣泛的運(yùn)用。但其致命的缺點(diǎn)在于體積比容量太低，儲氫量少，即使是供太空用的鈦瓶，其儲氫重量也僅為瓶重的5%左右，國內(nèi)更低，同時安全性能相對較差；儲氫密度受壓力影響較大，主要受儲罐材質(zhì)限制；國內(nèi)儲氫罐關(guān)鍵材料、核心部件當(dāng)前仍然依賴進(jìn)口。因此，高壓氣態(tài)儲氫研究熱點(diǎn)在于儲罐材質(zhì)的改進(jìn)，近年來國內(nèi)鋁內(nèi)膽外纏碳纖維樹脂成本下降較快。當(dāng)前各國都在積極推動更先進(jìn)的儲氫材質(zhì)、更高能量密度的儲氫瓶的研究，以無內(nèi)膽纖維纏繞瓶作為下一代儲氫瓶的研究熱點(diǎn)。
低溫液態(tài)儲氫是將氫氣通過低溫液化后以液態(tài)的形式儲存，由于液態(tài)氫具有很高的密度，常溫、常壓下液氫的密度為氣態(tài)氫的800倍以上，能夠使得儲運(yùn)簡單，體積比容量大。但問題在于，目前氫氣的液化能耗較大，液化過程以及運(yùn)輸過程有能量的損耗，把氣態(tài)的氫變成液態(tài)的氫難度仍然較大。并且，液態(tài)氫的儲存容器需要極好的耐超低溫和保持超低溫的絕熱裝置來隔熱，避免沸騰汽化，導(dǎo)致容器制造難度大、成本高昂。
國外70%左右使用液氫運(yùn)輸，安全運(yùn)輸基本問題已經(jīng)得到充分驗(yàn)證。國內(nèi)應(yīng)用目前僅限于航天領(lǐng)域，民用還未涉及。國內(nèi)一方面技術(shù)沒有成熟，技術(shù)、設(shè)備成本高昂，無論是運(yùn)輸還是車用都選擇高壓氣態(tài)路線；另一方面，國內(nèi)暫時缺乏液氫相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和政策規(guī)范，國內(nèi)布局液氫的企業(yè)較少。伊維經(jīng)濟(jì)研究院研究認(rèn)為低溫液態(tài)儲氫是未來重要發(fā)展方向，同時可配合大規(guī)模風(fēng)電、水電、光電電解水制氫及儲運(yùn)。在民用領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)正努力實(shí)現(xiàn)氫的液化、儲運(yùn)及加注設(shè)備的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。
儲氫材料儲氫技術(shù)是利用固體儲氫材料如稀土合金等、有機(jī)液體材料（烷烴類化合等）通過吸附儲氫、化學(xué)儲氫來實(shí)現(xiàn)氫的儲存和釋放，目前國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化均很少，基本處于小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)階段。
吸附儲氫技術(shù)主要利用含括金屬合金、碳質(zhì)材料、水合物、金屬框架物等對氫的吸附來達(dá)到儲氫的作用。伊維經(jīng)濟(jì)研究院認(rèn)為吸附儲氫最大的優(yōu)勢是安全性，但就目前技術(shù)而言，存在化學(xué)儲氫放氫難、儲氫密度不高等問題，同時其成本相對較高。以金屬吸附儲氫為例，這種方式是使用金屬間化合物，在一定溫度和壓力下放置于氫氣氛中，就可以吸附大量氫氣，生成金屬氫化物，在加熱條件下，金屬氫化物重新釋放出氫氣。目前具備潛在應(yīng)用價值的金屬合金包括稀土合金等，其最大的優(yōu)點(diǎn)是安全、運(yùn)輸方便，但普遍存在價格高、壽命短或者儲存、釋放條件苛刻等問題。
化學(xué)儲氫技術(shù)是利用儲氫材料與氫氣反應(yīng)生成穩(wěn)定化合物，通過改變反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)放氫的技術(shù)，常用材料有機(jī)液體、液氨、配位氫化物、甲醇等。伊維經(jīng)濟(jì)研究院認(rèn)為化學(xué)儲氫的優(yōu)勢在于儲氫密度較高、安全性較高，缺陷在于往往需要配備相應(yīng)的加氫、脫氫裝置，成本較高昂；脫氫反應(yīng)效率較低，氫氣純度不高等。在化學(xué)儲氫中，以有機(jī)物液體儲氫為例，對不飽和的液體有機(jī)物在催化劑作用下進(jìn)行加氫，生成穩(wěn)定化合物達(dá)到儲氫目的，當(dāng)需要?dú)錃鈺r再進(jìn)行脫氫。有機(jī)液體儲氫技術(shù)具有較高儲氫密度（50g/L以上），且成本相對較低。同時，常用材料（如環(huán)己烷和甲基環(huán)己烷等）在常溫常壓下，即可實(shí)現(xiàn)儲氫，安全性較高。另一方面，有機(jī)物液體儲氫技術(shù)（儲油）可以依托傳統(tǒng)的石油基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行運(yùn)輸、加注，方便搭建加氫網(wǎng)絡(luò)，相比于其它技術(shù)而言，具有獨(dú)一無二的安全性和運(yùn)輸、推廣便利優(yōu)勢。但該技術(shù)缺陷在于，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)均較高，需要專門的加氫、脫氫裝置，操作性差等較多的技術(shù)難題，未來隨著技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)用前景廣闊。
三類儲氫方式的比較分析
在《中國氫氣存儲與運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（2019）》中，伊維經(jīng)濟(jì)研究院從各國發(fā)展情況分析認(rèn)為，國內(nèi)儲氫技術(shù)發(fā)展相對落后，高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)落后較大，儲氫量低得多，國外70MPa已應(yīng)用到車上，而儲氫罐關(guān)鍵材料依賴進(jìn)口，低溫液氫技術(shù)、儲氫材料技術(shù)與國外先進(jìn)水平存在較大差距，產(chǎn)業(yè)化相距甚遠(yuǎn)。
從技術(shù)成熟方面來看，伊維經(jīng)濟(jì)研究院認(rèn)為高壓氣態(tài)儲氫最成熟、成本最低，是現(xiàn)階段主要應(yīng)用的儲氫技術(shù)，在基本能與傳統(tǒng)加油方式相媲美，但更高的車載儲氫要求如儲氫量、安全性，高壓氣態(tài)儲氫或有不及。從質(zhì)量儲氫密度上看，液態(tài)儲氫、有機(jī)液體儲氫質(zhì)量儲氫密度較高，但目前兩種技術(shù)均存在成本高等問題。從成本方面來看，液態(tài)儲氫、金屬氫化物儲氫及有機(jī)液體儲氫成本均較高，不適合目前小批量的應(yīng)用。
從儲氫成本角度來看，伊維經(jīng)濟(jì)研究院認(rèn)為高壓氣態(tài)儲氫具備一定成本優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在能耗和使用成本上；而低溫液化儲氫在氫的液化和運(yùn)輸過程中都伴隨氫的揮發(fā)損耗，能耗最大；而儲氫材料儲氫由于技術(shù)的復(fù)雜性等問題，目前尚停留在試驗(yàn)階段，但由成本對比可知，未來儲氫材料技術(shù)大有可為。
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