论氢的存储
氢气的储运规则标准
氢气的储运规则标准
在氢气的储运方面，有以下几个关键的标准：
1. 压缩储氢：将氢气压缩后储存在中低压的氢气储罐中，如果产生的氢气量很大，也可以储存在地下洞穴或天然气袋中。
这种情况下，储存在地下的氢气的压力水平通常在2MPa到18MPa之间。
2. 超低温液氢存储：如果机器设备允许，生产的氢气可以在超低温下液化，并储存在超低温液氢存储器中。
其储氢容量远大于压缩储氢的储氢容量。
但考虑到蒸发损失，超低温容器只能在有限的时间内保持规定的压力水平。
3. 液氢的贮存：国外关于液氢的贮存标准可以参考AIAA-G-95《氢及氢安全系统安全指导》、NASA-STD-8719.12《爆炸物、推进剂及烟火安全标准》和GLM-QS-1700.1《格林安全手册》，而国内的标准可以参考QJ3271《氢氧发动机试验用液氢生产安全规程》和国军标GJB2645《液氢贮存运输要求》和GJB5405《液氢安全应用准则》。
氢的储存和运输 -回复
氢的储存和运输-回复“氢的储存和运输”是一个研究和实践领域，旨在有效地储存和运输氢气作为一种清洁能源。
随着对可再生能源的需求日益增长，氢气作为一种高密度的能源媒介，被视为解决能源转型中能源储存和长距离运输的理想选择之一。
本文将逐步回答关于氢气储存和运输的问题。
第一部分：氢气的储存1. 为什么需要氢气的储存？随着可再生能源（如风能和太阳能）的不断发展，面临的一个主要问题是该类能源的波动性和不稳定性。
因此，储存是解决此类能源可靠性和稳定性的关键因素之一。
氢气作为一种高效能存储能源的介质，因其高能量密度和可再生性而备受瞩目。
2. 氢气的储存方法有哪些？氢气的储存方法主要包括压缩氢气、液化氢气和固态氢气储存。
其中，压缩氢气储存是最常见且成熟的方法，可将氢气压缩到高压储罐中。
液化氢气储存则是将氢气冷却到极低温度，使其变成液体。
固态氢气储存是一种新兴技术，利用吸附材料（如金属有机骨架材料）来吸附和释放氢气。
3. 哪种储存方法更可行？每种储存方法都有其优缺点。
压缩氢气储存相对成本较低且技术成熟，但需要大型储罐，并且在高压条件下存储氢气可能存在安全风险。
液化氢气储存能够实现更高的能量密度，但冷却和维持温度需要大量能源投入，也面临着氢气的热失配问题。
固态氢气储存是一项具备潜力的技术，但目前尚处于实验室阶段，需要进一步研究和开发。
第二部分：氢气的运输1. 如何运输氢气？氢气的运输主要包括管道输送、液体运输和高压船舶运输。
管道输送是最经济和常见的方式，可利用现有的天然气管道网络进行氢气输送。
液体运输则是将液化氢气装入特殊容器中通过船舶、铁路或卡车进行长距离运输。
高压船舶运输则适用于海洋运输，将压缩或液化氢气装载至大型船舶进行跨洋运输。
2. 氢气运输中面临的挑战是什么？氢气运输面临着一些挑战，包括安全性、能量损失和成本问题。
氢气是高爆炸性的气体，所以在运输过程中需要采取严格的安全措施，以确保避免任何意外事故。
此外，氢气在运输过程中可能会发生泄漏和损失，导致能量损失和环境污染。
储存氢气的技术
储存氢气的技术
储存氢气的技术通常分为压缩储氢和液化储氢两种主要方法：
1. 压缩储氢：将氢气加压到高压容器中进行储存。
高压容器
通常使用高强度材料如碳纤维增强塑料或金属合金制成，以承受高压下的氢气。
氢气通常被压缩到350-700巴（5,000-
10,000 psi）的压力，使其能够在相对较小的体积中存储大量
氢气。
2. 液化储氢：通过将氢气冷却至其临界点以下的温度（-
252.87°C），使其转变为液态，然后在低温下储存。
液化氢通
常储存在双层或多层真空绝热容器中，以减少热量传递和氢气的蒸发损失。
液化储氢具有高密度和长期储存能力的优势，但对于保持低温和处理蒸发损失的要求较高。
此外，还有其他一些新兴的储存氢气技术，包括：
3. 吸附储氢：使用活性材料如金属有机骨架（MOF）或多孔
吸附剂来吸附和释放氢气。
这种技术具有高吸附容量和反应灵敏度的优点，但需要温、压调节以实现氢气的释放和吸附。
4. 化学储氢：将氢气与其他物质形成化合物进行储存，然后通过逆反应释放氢气。
具体的化学储氢方法包括氢化物储氢和化学吸收储氢。
综合利用这些储氢技术，可以提供不同需求下的多种储氢方案，以满足氢气在能源存储、运输和应用等领域的需求。
氢气的安全储运方式
氢气是最轻的气体，在所有气体中它黏度最小，导热系数最高。
化学活性、渗透性和扩散性非常强，所以在氢气的生产、储运和使用过程中都易造成泄漏。
氢气具有很强的渗透性，在一定的温度和压力下可以渗透金属的晶格，透过金属壁。
与汽油相比，密封的油箱一月通过泄露不超过1%，而完全密封的氢气24小时的泄露就能达到2%。
常压下液氢的温度低于-253℃，如此低的温度，也有冻伤人的风险。
渗透到金属里的氢还会与金属产生氢脆现象，降低金属的强度。
安全储运氢气有下几种方式：
1、高压气态储氢，以气罐为储存容器，通过高压压缩的方式存储气态氢。
其优点是成本低、能耗相对小，可以通过减压阀调节氢气的释放速度，充放气速度快，动态响应好，能在瞬间开关氢气。
2、低温液态储氢是将氢气压缩后冷却到-252 ℃以下，使之液化并存放在绝热真空储存器中。
与高压气态储氢相比，低温液态储氢的质量和体积的储氢密度都有大幅度提高，是未来重要的发展方向。
3、金属氢化物储氢是利用过渡金属或稀土材料与氢反应，以金属氢化物形式吸
附氢，然后加热氢化物释放氢。
4、有机液体储氢是利用不饱和芳香烃、烯炔烃等作为储氢载体，与氢气发生可逆化学反应来实现储放氢。
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氢能源的存储与利用研究
氢能源的存储与利用研究随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，寻找清洁、可再生的能源已成为人类探索的重大课题。
氢能源作为一种高效、环保的能源，备受关注。
但是，氢能源的利用不仅需要高成本的制氢技术，还需要解决氢气的储存和运输问题，这便成为了目前氢能源面临的挑战。
一、氢气储存技术氢气储存是氢能源利用的关键环节之一。
氢气的体积较大，难以进行直接储存，目前主要的储存方法有三种：1.压缩储存：利用高压气体储存技术，氢气在高压下可以压缩成液体或高压气体，从而大大减小其体积。
但是，这种方法需要高压储氢罐的支持，而高压储氢罐的成本较高，也存在一定的安全隐患。
2.吸附储存：利用材料吸附氢气，将氢气储存于内部微孔结构中。
目前比较常用的吸附剂材料有金属有机骨架材料、多孔性材料和纳米材料等。
吸附储存具有体积小、储存效率高、无需高压罐等优点，但是需要制备特殊的吸附材料，其经济性也有待提高。
3.液态储存：将氢气冷却至低于-252.87℃的临界温度，使之液化储存，此时可以降低氢气的体积储存成本。
但是，液氢需要在极低温度下储存和运输，存在较大的技术难度。
二、氢气利用技术氢气利用技术包括氢燃料电池和水解制氢两种方法。
1.氢燃料电池：氢燃料电池利用氢、氧反应产生电能，其发电方式高效、无污染、安全可靠，因此被认为是一种具有广阔应用前景的新型能源技术。
氢燃料电池应用于汽车和工业领域，能够代替传统的燃油能源，减少环境污染和能源消耗。
2.水解制氢：水解制氢利用电能将水分解成氢和氧两种气体，是一种用电能储存能量的方法。
该技术已经得到广泛应用，可以作为备用能源供应，也可应用于燃料电池发电等领域。
三、氢能源产业现状目前，全球氢能源产业呈现快速发展的态势。
据国际能源署的数据显示，全球氢能消费量已从1975年的150克提高到2017年的945克，2019年更是达到了国际能源署预测的30年后的目标水平。
同时，氢能源在新能源汽车和工业生产等领域也得到广泛应用。
氢储存技术
氢储存技术一、背景介绍氢能作为一种清洁能源，拥有广泛的应用前景。
然而，氢气具有高压、低密度、易燃爆等危险性，因此储存是氢能利用中的重要问题。
为了实现氢能的可持续发展，需要开发出安全、高效、经济的氢储存技术。
二、常见的氢储存技术1. 压缩储氢技术压缩储氢技术是将氢气压缩到高压状态进行储存。
常见的压缩储氢方式包括物理吸附法和化学吸附法。
其中，物理吸附法主要利用活性炭等材料对氢分子进行吸附，而化学吸附法则是通过与金属或合金反应来实现吸附。
该技术具有成熟、稳定的工艺和设备，并且可以实现快速充放氢。
2. 液态储氢技术液态储氢技术是将气态的氢冷却至极低温度下变成液态进行储存。
该技术具有高密度、紧凑等优点，并且可以在常压下实现储存。
但是，液态储氢需要极低的温度和高昂的能量成本，同时也存在蒸发和泄漏等安全隐患。
3. 吸附储氢技术吸附储氢技术是将氢分子吸附在具有高表面积的材料上进行储存。
常见的吸附材料包括碳纤维、金属有机骨架等。
该技术具有高效、安全、可靠等优点，并且可以在常温常压下实现储存。
4. 化学储氢技术化学储氢技术是将氢与其他物质进行反应生成化合物进行储存。
该技术可以实现高密度的氢存储，并且可以在室温下进行。
但是，化学反应过程中需要消耗能量，同时也存在反应速率慢等问题。
三、新型的氢储存技术1. 金属-有机骨架材料金属-有机骨架材料（MOFs）是一种由金属离子和有机配体构成的多孔晶体材料。
MOFs具有高比表面积、可调控孔径和结构等优点，因此被广泛应用于吸附储氢技术中。
近年来，研究人员还通过改变MOFs的化学结构和组成，开发出了一系列新型的MOFs材料，如COF、ZIF等，进一步提高了其储氢性能。
2. 热压缩储氢技术热压缩储氢技术是将氢分子与液态载体进行反应生成稳定的化合物进行储存。
该技术具有高密度、安全可靠等优点，并且可以在常温常压下进行。
研究人员利用该技术成功制备出了高效、可持续的氢能存储系统。
3. 氨合成反应氨合成反应是将氮和氢进行反应生成氨的过程。
简述氢的储存技术
简述氢的储存技术
氢的储存技术可以分为以下几种：
压缩氢气储存技术：将氢气以高压储存，可以达到较高的储氢密度。
这种储存方式适用于小规模储存需求，如个人或家庭使用的氢气弹壳、氢气瓶等。
液态氢气储存技术：将氢气制冷至低温、低压下液化，可以达到更高的储氢密度。
这种储存方式适用于大规模储存需求，如火箭推进剂、工业气体等。
化学吸附储存技术：利用化学反应使得氢气被吸附在固体吸附剂中，可以实现常温下氢气的储存和释放。
这种储存方式适用于小规模储存需求，如氢气汽车等。
固态氢储存技术：将氢气储存在固体材料中，可以实现高效、安全、长期的氢气储存。
这种储存方式目前处于研究阶段，未来有望实现大规模的氢气储存。
高压气态储氢技术：这是目前发展最成熟、最常用的储氢技术，通过高压压缩的方式存储气态氢，其储存方式是采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。
低温液态储氢技术：液态氢需要保存在非常低的温度下（大约在20.268开尔文，-252.8℃），密度很小。
它通常被作为火箭发射的燃料，现在亦用作其他交通工具的燃料。
固态合金储氢技术：某些金属或金属化合物具有吸收氢气的能力，这种捕捉氢气的金属最早发现于上世纪。
其原理是在一定温度
和压力条件下，金属捕捉氢原子，生成稳定的金属氢化物。
之后，通过加热的方式激发金属氢化物，使金属氢化物分解，从而使氢气从中释放出来。
有机液态储氢技术：在较低压力和相对高的温度下，某些有机物液体可做氢载体，达到储存和输送氢的目的。
氢能源的储存与利用技术
氢能源的储存与利用技术氢能源被广泛看作是未来清洁能源的重要选择，其低碳、高效的特点使其成为解决能源和环境问题的关键。
然而，氢能源的储存与利用技术也面临着一定的挑战。
本文将重点探讨氢能源的储存与利用技术，并提出一些解决方案。
一、氢的储存技术1. 压缩储存技术压缩储存是目前最常见的氢储存方法之一。
通过将氢气压缩到高压容器中，可以在小体积内储存大量的氢气。
然而，压缩储存存在着安全性和成本问题，高压氢气的泄漏可能导致火灾和爆炸等安全隐患。
而且，压缩储存所需的设备和基础设施成本较高，限制了其广泛应用。
2. 液态储存技术液态储存是另一种常用的氢储存方法。
将氢气通过降温压缩成液态，可以大幅减小氢气的体积。
液态储存具有高能量密度和相对较低的储存压力，但同样面临着安全性和成本问题。
液态氢气的储存需要极低的温度，设备和储存罐要求具备高度的绝热性能，这增加了储存成本和复杂度。
3. 吸附储存技术吸附储存是一种新型的氢储存技术，通过将氢气吸附到特殊的材料表面，实现氢气的储存和释放。
吸附储存具有安全性高、容易操作和相对较低的成本等优势。
但吸附材料的选择和储氢容量的提高依然是亟待解决的问题。
二、氢的利用技术1. 燃料电池技术燃料电池是氢能源最主要的利用技术之一。
在燃料电池中，氢气与氧气发生化学反应产生电能，同时产生的唯一副产品是水。
燃料电池具有高效能、零排放和静音的特点，可以广泛应用于汽车、航空航天等领域。
然而，目前燃料电池的成本仍然较高，制约了其大规模商业应用。
2. 氢气燃烧技术氢气燃烧是将氢气直接作为燃料燃烧，与传统燃料相比，其产生的排放物几乎为零，具有明显的环保优势。
氢气燃烧技术可以用于发电、加热和燃料领域，但需要安全措施的支持，以避免潜在的爆炸危险。
3. 合成燃料技术利用氢气合成其他可燃性气体，例如合成气、甲醇等，也是一种重要的氢能源利用技术。
合成燃料可以替代传统石油燃料，降低碳排放和对化石燃料的依赖性。
三、解决方案与展望随着技术的不断发展，氢能源的储存与利用技术也在不断突破和创新。
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论氢的存储方法
作者：曾学韬武汉理工大学理学院物理系
摘要：
本文就如何储存氢气展开讨论，探讨了氢的三种储存方法，并着重对介质储氢展开分析，最后简略讨论了各种储氢方法的优劣和适用范围。
正文：
当今世界，能源短缺所造成的能源危机已成为人类面临的主要问题之一。
石油资源将会在一代人的时间内枯竭。
它的蕴藏量不是无限的，容易开采和利用的储量已经不多，剩余储量的开发难度越来越大，到一定限度就会失去继续开采的价值。
在世界能源消费以石油为主导的条件下，如果能源消费结构不改变，就会发生能源危机。
煤炭资源虽比石油多，但也不是取之不尽的。
代替石油的其他能源资源，除了煤炭之外，能够大规模利用的还很少。
太阳能虽然用之不竭，但代价太高，并且在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用。
因此，人类必须估计到，非再生矿物能源资源枯竭可能带来的危机，从而将注意力转移到新的能源结构上，尽早探索、研究开发利用新能源。
否则，就可能因为向大自然索取过多而造成严重的后果，以至使人类自身的生存受到威胁。
氢能源作为一种众所周知的新能源，具有燃烧清洁，能量密度高，制取方式多等诸多优势，在新能源里属于极具开发潜力的一种能源。
目前，氢的制取技术正在快速发展之中，人们正在努力寻找高效率的催化剂，使得能够通过利用太阳光分解水来制取氢气。
因此，在可预见的未来，氢气必将能够被大规模生产，运输和利用。
但与此同时，我们将会面临一个新的问题，那就是如何大规模，高密度，长时间，安全地存储这些氢气。
目前，技术上最成熟，使用范围最广，也是最简单的存储氢气的方式有两种，一种是压缩气方式，另一种则是液化方式。
压缩方式是指将氢气以气态的形式压入钢瓶中实现存储。
这种方法的优点是技术要求低，无存储时间限制，对氢气的纯度也没有要求，相比于液化方式存储，压缩气方式可以实现常温存储。
压缩方式存储氢，存储密度由存储压力直接决定。
目前用于压缩氢气存储的钢瓶已经可以承受最高800倍大气压，在这个压力下，氢气的存储密度可达33kg/m3。
但是，这种方法有其不可避免的缺陷，那就是氢脆现象。
由于氢分子的分子量极小，因此在极高的气压下，氢气会溶解于钢中，并形成氢分子，造成应力集中，超过刚的强度极限，在钢的内部形成细小裂纹，又称白点。
氢脆现象只能预防，一旦发生就不可消除，这使得储氢罐的安全性大为降低。
而且，由实际气体的特性可知，同等体积下，当气压较高时，气体的摩尔体积比将偏离理想气体定律而出现明显下降，氢气的存储密度将很难再提高。
因此，压缩气方式只适合短时间，小规模地存储氢气。
液化方式储氢则很好地解决了压缩气方式存储密度低，存储压力高的缺点。
在低于-253℃的临界温度下，氢气可以在常压下液化为白色液体，其密度将高达71kg/m3，其同时具备了低存储压力和高存储密度的
特点，很适合大规模储氢。
但是该方法对温度要求较高，存储温度必须低于-253℃，否则无
论多大的气压也无法使氢气液化。
而且，液态的氢在存储过程中，必须始终保持低温。
一旦温度高于临界温度，氢就会迅速汽化，在瞬间对容器产生极大的压力，极易发生爆炸。
因此，液化方式储氢虽然适合大规模储氢，但是要想长时间存储，在制冷方面所付出的成本是非常高的。
前面谈到的两种储氢方法，虽然技术难度较低，普及面广，但是都有其难以逾越的缺点，无法同时满足未来大规模，高密度，长时间且安全的储氢要求。
因此，人们迫切需要一种新的方法储存氢气。
于是，以固体或液体吸附氢气的介质储氢法应运而生。
我认为，这种方式
可以同时满足未来储氢所提出的所有要求，将成为未来储氢的主流方式。
所谓介质法储氢，是指通过某种方式，使氢分子或者氢原子吸附在其它介质表面，或容纳在其它介质的分子空隙中(这个过程称作氢的固化)以实现储存氢的方法。
这种方法的思路是：通过其他介质原子对氢的吸引力(吸附式)或阻隔作用(容纳式)，将氢原子固定，同时减小氢分子间的距离，以实现稳定，高密度地储氢。
这种方法若要实现，则必须能寻找到吸附能力或容纳能力强的介质，以及使用合适的方法使氢最大化地被吸收。
下面我将依据这两点展开讨论。
氢的吸收方法上，大体分为物理方法和化学方法两种。
物理方法即以高压将氢压入介质表面或介质内部。
这种方法所用到的介质主要为碳纳米管，因为它具有较大的表面积和独特的空腔结构，无论是吸附性还是容纳性都很不错。
有实验表明，将氢气和碳纳米管置于500托尔（约合6.5个大气压）和常温之中，碳纳米管中氢的质量分数可以达到6.5%。
典型状态下，其氢的质量分数为5%，存储密度为132.4kg/m3。
可以看到，该存储密度已达到液态氢的两倍，因此此种储氢方法可以大为缩小储存体积。
事实上，碳纳米管的吸附能力还有很大的改进空间。
将金属有机骨架材料作为参杂物质加入碳纳米管中，可以有效改进碳纳米管的吸附能力。
例如，将MOF5与单壁碳纳米管SWNT混合，其在77K低温常压下，单个分子所吸收的氢分子数可以从7个增长到平均203.26个，存储密度可以大为提高。
此外，采用碳纳米管储氢还具有储存和释放速度快的优势，很适合需要快速存取且存量大的氢气存储场合。
化学方法即使氢气与存储介质发生化学反应，使氢气以氢化物的形式被存储。
其中，存储介质可以是金属或非金属，也可以是复杂的络合物。
这里，我将以发展最为成熟的金属介质储氢为例来探讨化学方法储氢。
要想用于储存氢气，这种介质对应的氢化物必须至少能反复形成和分解，且反应条件不能过于苛刻。
从元素周期表上来看，这种氢化物种类非常多，比如MgH2，LiH2，LiAlH4等等。
但综合考虑稳定性，反应条件及存储密度后，最合适的氢化物却不多。
这里面有比较复杂的Mg2FeH6，LiBH4，也有简单的MgH2，它们的储氢密度均比碳纳米管储氢密度高。
以Mg2FeH6为例，其氢的质量分数约为5%，存储密度可达150kg/m3。
谈了这么多储存氢气的方法，我们来实际地做一个计算。
若要存储4kg氢气，用压缩气方式，在200倍大气压的存储压力下，存储体积约为110升，将氢液化，其体积减少至57升。
以碳纳米管为介质将氢气吸收后，存储体积进一步降至30升，而采用镁和铁为介质，将氢转化为Mg2FeH6后，存储体积仅剩26升。
可见，介质法储氢可以有效降低氢的存储体积。
而且，氢以分子或原子形式存在于其他介质中，其稳定性也更高。
所以，除了存取速度比前两种方式慢以外，其余方面介质法储氢都具有很大的优势。
通过对三种氢气的存储方式进行探讨后，我们可以得出结论。
压缩气方式适合小规模，短时间的储氢，例如小型的氢动力汽车，氢气焊等，这种方法技术难度低，存储成本小，存取速度最快；液化方式储氢适合中规模，短时间，对存取速度有一定要求的储氢场合，例如远洋运输氢气，这种方法的存储压力小，存取速度较快，但是其对低温的要求使得存储成本和技术难度较高。
最后一种方法，即介质法储氢，适合大规模，长时间，对存取速度要求不高的储氢场合，例如氢气生产基地，氢气存储站等。
这种方法的最大优势就是高存储密度和高稳定性，且技术难度也较低。
氢的存储技术在氢能源利用中占据着重要的地位，而且氢的化学属性决定了它的存储是有一定难度的。
不过，我们可以看到，人们对氢的存储方法的研究已经开展地非常深入，无论是物理学家还是化学家都在想尽办法提高氢的存储密度和安全性。
因此，我们有理由相信，在可预见的未来，氢的存储一定能实现规模化，多元化以及高安全性，到时候氢能源将因此成为一种能用于各种场合的清洁能源。
附：
参考文献：
The Hydrogen Economy [OL]
Hydrogen Storage [OL]
Prof. Andreas Züttel. Hydrogen storage materials [R] University of Fribourg. Switzerland ,16 December 2004
聂跃光.实际气体状态方程的讨论[J]川北教育学院院刊
钟旭峰.碳纳米管掺入MOF-5储氢性能的研究[D]北京化工大学，2009年。