氢水合固态储存技术探讨

高效储氢是氢能利用技术中须要研究解决的关键问题之一.储氢材料是储存和运输氢能的载体,通过可逆地吸放氢气,实现氢能的储存和释放.文章探讨了水合物作为储存和运输氢能的载体的可行性,分析了氢水合固态储存的主要影响因素.     

氢能制取和储存技术研究发展综述

综述了氢能制取和储存技术研究的最新发展现状。生物质制氢、太阳能热化学循环制氢、太阳能半导体光催化制氢、核能制氢等技术具有资源丰富、使用可再生能源的优点,能克服传统电解水制氢能耗高和矿物原料有限的缺点,成为提高制氢效率、实现规模生产的研究重点。加压压缩储氢技术的研究进展主要体现在改进容器材料和研发吸氯物质方面;液化储氢技术研发重点是降低能耗和成本;金属氢化物储氢技术正努力突破储氢密度低的难题。氢能制取、储存技术正在走向实用阶段,重点技术方向是以水为原料,实现大规模、经济、高效和安全地制氢储氢,推动氢能可持续和洁净的利用,促进能源安全。     

镁基固态储氢材料的研究进展

氢能有望成为脱碳时代的“理想燃料”。高性能储氢材料的发现、开发和改性是未来发展固态储氢和氢能源利用的关键。而氢化镁(MgH₂)具有储氢能力强、自然储量丰富、环境友好等特点,在固态储氢材料领域备受关注。但是氢化镁较高的热力学稳定性、缓慢的动力学性能,以及循环过程中不可避免的团聚和粗化等问题在一定程度上限制了镁基固态储氢材料的大规模投产和实际应用。近年来,大量研究工作聚焦于镁基储氢材料的热/动力学改性,目前已经取得了大量的成果。本文通过回顾国内外相关文献,综述了改善镁基固态储氢材料储氢性能的最新研究进展,着重介绍了合金化、纳米化、引入催化剂等改性策略,阐述了不同策略具体的改性机理。最后对未来的发展方向进行了展望,旨在为高性能镁基储氢材料的研发提供借鉴与指导。     

车载高压储氢压力容器技术的特点与发展趋势北大核心CSCD

氢气燃烧时不会产生污染，是极具潜力的二次能源。20世纪以来，世界各国对于氢能源开发与利用的重视程度不断提高。相比化石燃料，氢气无论是应用于内燃机还是燃料电池，都具有更高的效率。储氢也逐渐成为了氢能产业链的核心环节。中国立足碳达峰、碳中和目标，积极推动氢能产业发展，氢能产业发展潜力正逐渐释放，并将逐步成为中国能源战略的重要组成部分。随着氢能在汽车动力中的应用，车载高压储氢压力容器技术也将快速发展。     

液态有机物储氢技术发展历程与问题分析

储氢技术作为氢能发展的重要环节之一,发展备受瞩目。液态有机物储氢(LOHC)技术因具有化学性质稳定、便于运输、安全性高而成为各国学者研究的热点。从LOHC技术的储氢介质、催化剂和工业应用3个方面,介绍该技术的发展历程,并分析存在的问题。储氢介质的发展经历了从早期的全碳骨架芳香族化合物、氮杂环化合物,到最新研究发现的小分子直链含氮有机物。加、脱氢反应中的催化剂早期以贵金属作为主要催化活性中心,后期则开发了以廉金属或廉-贵双金属作为主要催化活性中心,以降低成本。工业应用方面,LOHC技术则需考虑脱氢反应模式和能源效率问题,以取得更高的经济效益。通过综述LOHC技术的现状及发展中存在的问题,提出改进方向,以期推动该技术进一步发展和工业化应用进程,加速氢能的产业化应用。     

高压气态储氢技术形势分析北大核心CSCD

在加速能源行业转型的背景下,氢能凭借零污染、能量高、资源丰富、用途广泛等优点,氢能产业受到了国家的高度重视。氢气的稳定性极差,泄漏后易发生燃烧和爆炸,使得安全性低、储运难度大、成本高,从而对氢气的储运技术提出了更高的挑战。安全、经济、高效的储运氢已成为当前制约氢能规模应用的主要瓶颈之一。在诸多储运技术中,高压气态储氢技术为目前发展最为成熟、应用最广泛的技术。本文通过对2003年以来美国、中国、日本、韩国等126个国家/地区进行数据检索,抓取高压气态储氢技术相关领域共2276条专利进行分析,分析专利申请趋势、技术聚焦点、垄断性、持有者情况和市场布局等,研究技术创新热度、申请趋势、地域布局情况和企业现状等情况,为是否进入该技术领域、技术研究方向、专利布局点等提供支持。通过分析,高压气态储氢技术领域垄断性整体处于较低水平,热点技术主要集中在高压气态储氢容器、复合材料、铝合金等方向,未来还需向轻量化、高压化、低成本、质量稳定等方向发展。技术研发整体呈上升趋势,新进入企业数量逐年增多,但高水平技术专利较少,加快技术申请进程,应尽快建立技术壁垒。中国在高压气态储氢领域的研发投入较大,未来国内市场竞争激烈。     

“双碳”背景下数据中心氢能应用的可行性研究

氢气是可再生能源电力的优质载体,也被认为是未来数据中心行业实现碳中和的重要助力。以节能降碳为主要出发点,介绍数据中心氢能应用的意义、前景及相关研究现状,分析氢能产业链中制氢、储氢、用氢等各环节对数据中心氢能应用的影响,最后阐述氢能作为数据中心备用电源、集中式电源以及分布式电源等不同应用场景的概念性方案,并分析各应用场景的技术特点及发展前景。     

氢存储技术

日益严峻的能源危机和环境污染，使得发展清洁的可再生能源成为各个国家的重要议题。氢能源以其可再生性和良好的环保效应成为未来最具发展潜力的能源载体。氢的储存是发展氢能技术的难点之一。文章介绍了高压、液化、金属氢化物和碳质吸附等储氢技术的研究现状，并对储氢技术的发展趋势进行了讨论。     

70 MPa Ⅲ型车载储氢气瓶充氢过程的热力学响应特性模拟

大容量高压车载储氢气瓶充氢过程的热力学响应特性是氢燃料电池汽车氢气安全充注亟需解决的关键问题。采用CFD模型,对70 MPa Ⅲ型车载储氢气瓶在不同长径比、充氢速率、气瓶初始压力、气源温度条件下充氢过程的热力学响应特性进行模拟。结果表明,在高压下氢气不可视为理想气体;重力对充氢过程的影响不能忽略;容积100 L储氢气瓶的最佳长径比为3.55;气源温度对充氢过程的影响最为显著,其次是气瓶初始压力与充氢速率,与热力学分析获得的结论类似。     

国际氢安全领域研究热点及最新进展——记第五届国际氢安全会议(ICHS 2013)

国际氢安全会议是氢安全领域的国际顶级会议,受到各国学术界、工程界和政府部门的高度重视。第五届国际氢安全会议(ICHS 2013)在比利时布鲁塞尔召开,会议的主题是"氢能技术与基础设施安全的新进展:向零碳能源进发"。大会共设9大类议题——氢气泄漏与扩散、氢气燃烧与爆炸、储氢安全、风险评估、氢与材料相容性、燃料电池安全、氢传感器、规范标准、氢安全教育,共收录论文99篇,组织报告会29场,重点关注的研究领域集中在氢气行为(泄漏、扩散、燃烧、爆炸)、储氢安全、风险评估三个方面。英、法、美、德四国是ICHS 2013文章收录数量的第一梯队,也是氢安全领域研究的主力军和ICHS的重要参与者。加拿大、日本、中国、荷兰排在文章收录数量的第二梯队。美、日、欧盟等氢能领域先进国家或地区都在积极研发推广氢能技术。我国在ICHS 2013的论文发表数量和领域覆盖面上都与先进国家存在一定差距,今后应积极投稿并参加会议,提升我国在氢安全领域的国际影响力和话语权。     

氢能产业及其技术国内外现状与对策建议

氢能被称为21世纪最具发展潜力的清洁能源,氢能产业的快速发展有利于“双碳”目标的实现。通过文献计量与政策工具,分析了国内外氢能产业现状。通过分类归纳法,梳理了国内外氢能产业制氢、储氢、用氢各环节的技术现状。研究得出中国氢能产业发展所面临困境及主要技术瓶颈,从顶层设计、产学研协同、标准体系建设、开发合作新模式、人才培养等方面为中国未来氢能产业的发展及其核心技术的突破提供对策建议。     

金属纤维悬浮液中天然气水合物生成特性实验研究

水合物缓慢的生成速率已经成为水合物储运天然气技术应用的一大障碍。基于静态强化水合物生成技术,以含悬浮金属纤维的表面活性剂溶液作为水合储气介质,研究4.0～7.0 MPa下天然气水合物在悬浮溶液中的生成动力学特性。研究结果表明,金属纤维优良的导热性能够促进水合物快速生成,同时纤维的粗糙表面可促进水合物成核,水合物在金属纤维悬浮体系中的储气量与储气速率均明显高于表面活性剂溶液中的水合特性。在实验压力下,悬浮体系中水合物成核诱导时间明显降低,同时储气量可以达到87.3～129.6 m³·m^-3,比表面活性剂溶液中的增加了5.0%～23.4%;储气速率达到4.4～25.1 m³·（m³·min）^-1,比表面活性剂溶液中的提高了1.1%～39.8%。研究结果可为水合物储气技术在天然气储运方面的应用提供技术参考。     

基于模糊综合评价法的化学储氢材料特性比较研究

氢气的储存是氢能产业链中的重要组成部分,也是氢能产业链的“堵点”,化学储氢是解决目前氢气所面临的储存瓶颈问题的重要研究方向。以研究化学储氢材料的发展为目标,选择两种有机液态以及两种固态储氢材料为评价对象,使用yaahp软件,基于层次分析法确定权重的模糊综合评价法将这四种储氢材料的安全性、适用性、便捷性、以及经济性的定性分析转化为定量评价,完成对四种储氢材料的打分,结果表明环己烷(C₆H₁₂)在化学储氢材料发展中较具优势。     

氢能产业发展前景及其在中国的发展路径研究

当前全球氢气能源化利用程度不高,主要用作炼油和化工原料。在全球能源革命与转型背景下,氢气作为能源利用的发展空间开始显现,其中氢燃料电池是其终端利用的重要方向。氢气制取与可再生能源相结合是今后的发展方向。美国、日本等发达国家高度重视发展氢能和氢燃料电池。美国在氢能产业实践中,形成了较为完整的推进氢能产业发展的法律、政策和科研计划框架体系,形成了国家战略引导、能源部主导技术研发以及各州因地制宜推广的产业发展局面。日本的氢能产业规模和技术水平位居世界前列,其氢能规划目标宏大,发展路线图系统详实,提出了2030年的具体量化发展目标。中国氢能产业发展总体处于起步阶段,燃料电池生产相关技术与设备与发达国家有较大差距,当前国内氢气主要来自煤制氢,"灰氢"变"蓝氢"面临技术及经济性挑战。综合考虑能源革命战略以及国家相关规划,未来中国氢能产业将分三个阶段逐步推进。为保障中国氢能产业发展,应加强顶层设计,做好氢能产业发展规划;过渡时期要重视蓝氢与绿氢供应协同,建立蓝绿结合的发展模式;重视氢燃料电池及储氢等关键技术攻关;进一步完善氢能产业相关技术标准、检测体系;发展进程中必须高度重视氢能产业安全。     

氢——未来的绿色燃料

石油燃料在几十年内逐渐耗尽,而燃料电池以其高效、清洁的特点将会成为未来交通的推动力.本文对可再生绿色能源载体--氢的研制方法进行了研究,详细阐述了两种制氢的工艺过程--热化学工艺和电解水工艺过程.给出了氢气的四种储存方法,其中金属氢化物和碳质吸附储氢两种方法,由于安全可靠,储存效率较高,是目前广泛研究的储氢方式.本文综述了氢能系统的各项技术,并对未来的发展趋势作了展望.     

氢能与燃料电池能源系统

基于对世界能源需求、氢能的特点和应用的分析,论证了氢能作为替代能源和未来主要能源构成的现实性;通过对氢气制备与储存技术和燃料电池技术进展的简要分析,论证了氢能利用的可行性;介绍了三种燃料电池能源系统;简论了氢经济转化的主要障碍是燃料电池技术发展和氢能基础设施建设。     

超临界氢存储技术的研究进展

氢能的利用是当今世界发展必然趋势,使用超临界氢存储技术可对氢能进行储存。介绍了超临界氢,并详细分析了超临界储氢、气态压缩储氢和低温液态储氢的优缺点。然后,对超临界储氢技术进行了详细论述,介绍了超临界吸附储氢和低温压力容器储存超临界氢两种技术的研究进展。最后,根据超临界氢存储技术的研究现状,提出了一些对超临界氢存储技术的发展及应用具有一定指导意义的建议。     

基于“碳中和”的氢能应用场景与发展趋势展望

氢能是可再生二次能源,具有无碳无毒、单位质量能量密度高及来源丰富等特点。中国是全球最大的能源生产国和消费国,为了应对气候变暖,减少温室气体排放,实现2060年"碳中和"目标,氢能是很好的无碳能源载体。基于"碳中和"情景,提出"零碳排放"模式下的氢能物质能量转换流程。本文通过制氢、储运、终端应用三个环节,结合储能、燃料电池、氢气内燃机、长距离输送、加氢站、发电和建筑用能七个应用场景,对氢能未来的发展趋势进行了展望。研究发现,氢能的应用存在技术或成本方面的不足。展望2060年,电能是中国能源体系构架的核心能源,氢能是有益的补充能源,建议从技术创新和成本平价两方面入手,实现基于"碳中和"的氢能应用场景。     

川东北高含硫天然气采输全流程中水合物生成及抑制研究进展

川东北高含硫气藏在开采、生产和集输过程中,极易形成天然气水合物,严重制约了高含硫气井的安全高效开发。水合物的形成需要满足一定的热力学和动力学条件,实际生产中,天然气组分、温度、压力及地层水矿化度等都会对水合物形成的相平衡条件产生影响,其中硫化氢含量的影响最为显著,低温高压和高硫化氢含量是水合物生成的重要原因。高含硫天然气一旦生成水合物,水合物颗粒会快速运移和聚集,极易在井筒、井口、场站、集输管线节流部位形成冰堵。自由水、硫化氢含量、节流效应、温度、压力及残余物等都会对水合物堵塞造成影响,其中自由水是形成高含硫天然气水合物堵塞的关键因素。高含硫天然气水合物防治措施主要分为热力学防治和动力学防治,破除水合物生成的热力学条件是水合物防治的关键,开发高效水合物动力学抑制剂是水合物防治的热门思路。     

氢能产业链及氢能发电利用技术现状及展望

  目的  随着“碳达峰、碳中和”目标的提出和能源改革的日益深入,氢能作为重要的工业原料和能源燃料在近年来得到广泛关注并进入快速发展时期。氢能产业链主要包含氢气的制备、储存、运输、利用等环节,涉及众多产业交叉融合与技术创新,文章旨在梳理氢能产业链现状并分析各节点面临的挑战,为今后的氢能产业发展提供建议。  方法  对现有氢能产业链各节点涉及的技术现状开展调研,分析其面临的问题与挑战,并提出相应建议。  结果  研究发现:虽然我国在氢能产业所涉及的各方面均有一定技术储备及产业布局,但仍然面临较多的技术短板有待突破。其中,碱性电解水技术、高压储氢技术、天然气管道掺氢输送技术等已经初步具备应用条件,适合开展示范项目。而低温液氢技术、质子交换膜制氢和燃料电池技术、固体氧化物制氢和燃料电池技术仍存在部分难题,有待进一步突破。同时,我国的掺氢燃机发展较为落后,与国际先进水平存在较大差异。  结论  因此,氢能作为战略能源,其开发利用有助于促进我国能源与产业的绿色转型,但仍然面临诸多问题,需要合理布局,避免重复建设和低端技术的引进,才能保持氢能产业的又好又快发展。