在全球范围内，能源公司和政府都在竞相开发氢气储存能力，以提高能源安全，减少对天然气的依赖。随着对氢气储存技术研发投资的增加，几个世界大国正在开发更好的储氢解决方案，以支持氢气的多种用途的推广。提高储氢能力将使各国能够生产和储存氢气，以与天然气相同的方式使用。

全球加大开发储氢力度

作为国家清洁氢气战略和路线图的一部分，美国能源部(DoE)讨论了增加氢气储存的潜力。DoE考虑了氢气储存的替代方法，以决定长期储存的最佳选择。氢气可以以多种不同的方式保存，既可以保存在气态或液态容器中，也可以保存在地下地层中，或保存在氢气载体等材料中。根据氢气的使用方式，每种选择都是合适的。

在美国，已经有商业容器和液体杜瓦瓶在使用，主要用于能源站点和加油站。由于大量液态氢气被用于航空航天，佛罗里达州的肯尼迪航天中心有一个储存125万加仑液态氢气的容器。地下洞穴也用于储存氢气，供石化工业使用，目前美国有三个大型地质储氢洞穴。这些洞穴中的大多数都是在使用氢气的地区附近的盐沉积物中挖掘的。美国能源部的路线图确定了美国最适合进行更大的洞穴储存氢气开发的一些地区，包括氢气和碳捕获与储存(CCS)业务中的碳。

美国能源部强调，氢气储存是推进氢气和燃料电池技术用于固定电源、便携式电源和交通运输的关键。由于环境温度密度低，氢气的单位体积能量低，需要特殊的储存形式。用来储存氢气的储罐必须承受350-700巴的高压。液氢需要储存在低温下，因为它的沸点为-252.8°C。美国氢气与燃料电池技术办公室(HFTO)旨在开发氢气储存选项，以满足能源部轻型车辆、物料搬运设备和便携式电源应用的氢气储存目标。

在英国，英国电力公司SSE 12月开始在约克郡东部挖掘一个地下洞穴，以储存氢气，以备急用。这个项目包括一个35兆瓦的电解槽，用于生产绿色氢气，这些氢气将储存在巨大的洞穴中。氢气可以用来点燃涡轮机，在需求高峰时向电网供电。SSE希望，预计耗资超过1.2亿美元的探路者项目将为未来更大规模的储氢项目提供蓝图。SSE预计该项目将于2025年投入运营。西门子能源将负责该项目的设计和工程工作。SSE还有更宏大的长期计划，已与挪威能源公司Equinor合作，在2028年在同一地点开发Keadby氢气发电站。它有望成为世界上第一个大型的100%氢气发电站。

SSE希望为其低碳氢气业务吸引政府资金。由于担心天然气短缺，英国面临创纪录的低温和飙升的能源价格，SSE提供了一种可替代的可再生能源，预计有朝一日将取代天然气。绿色氢气行业发展缓慢的主要原因是运营成本高昂。然而，政府对这类项目的资助可以帮助技术更快发展，并降低大规模推广的成本。

欧盟也在制定氢气储存计划。欧盟认为，氢气储存是向电网提供可再生能源的关键。由于氢气可以长期大量储存，因此在向绿色转型的过程中提供了更大的能源安全性。它有助于使能源系统更加灵活，平衡供需。这是一个困扰绿色能源行业的问题，因为太阳能和风能项目往往无法在需求高峰时段提供能源。新的氢气储存设施，以及该地区电池储存能力的扩大，可能有助于提高可靠的可再生能源供应。

固态储氢前景最好？

目前，氢气的储运主要分为三种方式，分别是高压气态储氢、低温液态储氢以及氢化物固态储氢。

其中，高压气态储氢产业基础好，充放氢速度快，是目前应用较为广泛的主流技术，但是，其在高安全性和体积要求高的情况下应用受到限制；低温液态储氢的优点是储能密度高，不过能耗大其成本高且有热泄漏风险，因此主要应用于航天等特殊领域。

氢化物固态储氢作为一种新的储氢技术，近年来的表现愈发亮眼，具有体积储氢密度高、低压和储运安全等优点，不过其对储氢材料要求高，因此更适合固定式储氢。随着储氢材料性能的大幅度提高，氢化物固态储氢在高安全性加（储）氢站等方面表现出很好的应用前景和潜力。

韩树民进一步表示，随着氢能产业的迅猛发展，作为高安全性低压固态储氢核心技术的高性能储氢材料必将迎来巨大的发展机遇。另一方面，储氢材料的技术和产业进步也是未来氢能健康发展的客观需求。

而在一系列新型固态储氢材料中，稀土储氢合金无疑占据了重要地位。

稀土储氢合金是一种可在通常条件下能可逆地大量吸收和放出氢气的合金材料，具有吸氢和放氢温度温和、速率快易活化、稳定性好和成本适中等特点。最重要的是，中国的稀土产量占世界的 80% 以上，具有重要的原料优势。

“稀土在储氢材料中的比例大于 30%，而且大量使用高丰度稀土镧和铈。因此，发挥我国稀土产业优势，大力开发新型稀土储氢材料，对促进我国的氢能应用具有重要的实际意义。”韩树民说。

新型稀土储氢材料是一类具有更高储氢容量和特殊晶体结构的稀土储氢材料，比传统的稀土储氢合金具有更高的储氢容量和更加优异的特性和性价比。

据了解，韩树民团队长期致力于新型稀土储氢材料的基础理论和应用技术研发，在揭示新型稀土储氢合金超晶格结构、储氢机理、生成条件和构效关系等基础理论研究中取得重要成果。发表 SCI 论文 200 余篇，出版学术专著 1 部，获国内外发明专利 30 余项。

除此之外，在关键的产业化层面，其团队同样获得重大突破，建设了具有自主知识产权的生产线，一举打破了该领域国外的技术封锁和产品垄断。

氢能给压力容器行业带来新机遇

氢能产业的发展给压力容器行业带来新的发展机遇，一方面，氢能储运设备是氢能利用的重要基础设施，是促进氢能产业发展的必要支撑。另一方面，氢能产业发展将推动临氢、超高压、超低温以及纤维缠绕复合材料、多层包扎结构设备的设计制造、检验检测、风险评估等方面技术的发展和进步，也推动压力容器产业向高端、清洁、环保、高效方向的转型升级。但氢能产业的快速发展也对压力容器技术要求提出了更高的挑战，目前一系列关键技术有待突破。

(1)氢能储运装备的材料方面亟待解决。目前高压氢气长管拖车、管束式集装箱、站用储氢瓶组等设备所用的高强钢既没有制定标准，也没有成熟的材料可供选用，4130X钢已应用于45MPa站用储氢瓶组，但其可靠性尚未得到充分验证，需要研究提出高压临氢环境下设备选材的安全基本要求，开发专用材料。针对已有应用经验的4130X钢，仍需对其与高压氢气的相容性进行系统研究以掌握氢脆受材料成分、组织、加工方法、氢分压等的影响规律，形成4130X钢用于高压氢气储运场合的专项技术要求。对于IV型储氢气瓶，需要研发内胆专用塑料材料，建立材料性能指标体系等相应标准。

(2)氢能储运设备设计制造应不断创新。对于IV型瓶，其设计制造关键技术主要有内胆结构设计方法、有限元应力分析设计方法、塑料内胆成型方法和工艺、内胆与瓶口密封结构设计方法等，需要研究解决结构尺寸的确定方法及其对气瓶安全性能的影响、内胆与瓶口之间泄漏机理及影响因素、内胆常见缺陷及其成因和预防措施等科学技术问题，有待提出内胆成型、纤维带压缠绕、树脂固化的工艺评定方法。

(3)储氢设备的型式试验能力还不全面，需加强试验环节以提高压力容器的安全性能。对35MPa以上压力等级的车载氢气瓶，按GB/T 35544-2017标准的要求，型式试验项目包括氢气循环试验，但我国目前还没有通过氢循环试验的产品，氢循环试验装置技术复杂度高、投资大、建设周期长、建设难度大、后期维护成本高，我国仅有个别型式试验机构搭建了试验装置。

此外，为推进氢能储运设备的成熟发展，我们还需要对相应的氢能储运设备使用管理方面提出更高的要求，建立现代化管理平台，通过搭载安全监控系统并构建基于全生命周期的大数据平台，实现储氢压力设备的“智能网联化”。

文章来源： 中国石化新闻网，煤化工环保，DeepTech深科技