国内外液氢贮存、运输的现状及发展 | 氢能“合伙人”来稿
发布时间：2020/01/31 20:00 来源：中国氢能联盟 分享：
液氢广泛应用于航天和军事方面，作为宇航动力系统的燃料，早已成功地应用于我国的宇航动力系统。随着国际发展趋势的影响和国内政策的引导，氢能在国内的发展在2016年呈现井喷式发展，液氢的使用日益趋近民用市场。而液氢的运输范围较为局限，如何更好、更安全地贮存和运输液氢，如何将液氢的运输范围扩大化，是目前研究的一个重点方向。本文将调研国内外液氢的贮存、运输现状，对其现有情况及未来的发展方向进行综述。
1 引言
液氢是一种深冷的氢气存储技术。氢气经过压缩后，深冷到21K以下使之变为液氢，然后存储到特制的绝热真空容器中。常温、常压下液氢的密度为气态氢气的845倍，液氢的体积能量密度比压缩贮存高好几倍，这样，同一体积的储氢容器，其储氢质量大幅度提高。但是，由于氢具有质轻的特点，所以在作为燃料使用时，相同体积的液氢与汽油相比，含能量少。这意味着若以液氢完全替代汽油，则在行驶相同里程时，液氢储罐的体积要比现有邮箱大得多。
2 液氢的贮存
氢气的液化是通过多次循环的绝热膨胀来实现的。像液化天然气一样，液氢也可以作为一种氢的储存状态。但由于液氢沸点很低、气化潜热小（0.45kJ/g），因此，液氢的温度与外界的温度存在巨大的温差，稍有热量从外界渗入容器，即可造成液氢的快速沸腾而损失。如何保持超低温是车载液态储氢技术的核心难题。为了避免和减少蒸发损失，液氢燃料储罐多采用双层壁式结构，内外层罐壁之间除保持真空外，还要放置碳纤维和多层薄铝箔以防止热量传递[1]。图1是美国Linde公司研制的车载液氢储罐的结构示意图。据报道，这种隔热技术的效果可以让煮沸的咖啡保温80天以上才会降到适宜饮用的温度，也可以使3～5大气压的液氢长时间保持在23K的低温。为确保运行安全，车上有安全管理系统，负责实时监控由于液氢的蒸发所造成的压力升高。当系统氢压达到风险压力时，过载氢气经卸压阀排出。
图1 车载液氢储罐的结构示意图
美国通用、福特和德国宝马等大汽车公司都已推出使用车载液氢储罐供氢的概念车。2000年10月，美国通用公司在北京展示了带有液氢储罐的零排放燃料电池“氢动一号”轿车[2]。“氢动一号”电池组可产生80kW的输出功率，电动机的输出功率为55kW，最高时速140km，从静止到100km/h的加速时间只有16s，并且可以在零下40℃的低温下起动，续驶里程为400km。达到这样性能仅仅使用5kg液氢燃料，而整个储氢系统仅重95kg。随后，美国通用公司近年又推出改进型“Hydro gen 3”轿车，最大功率提高到94kW，电机功率60kW，最高时速150km，行驶里程同样为400km，但液氢减少至68L，
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