上一期文章（從35MPa到70MPa，儲(chǔ)氫瓶成本能控制住嗎？）發(fā)出去后，在《今日頭條》（以下稱(chēng)“頭條"）得到了較多的反饋，與公眾微信號(hào)服務(wù)的專(zhuān)業(yè)讀者不同，頭條的讀者大多都是真正的公眾讀者，專(zhuān)業(yè)讀者的反饋是文章的專(zhuān)業(yè)表述的科技邏輯、產(chǎn)業(yè)邏輯、以及數(shù)據(jù)的真實(shí)性等問(wèn)題，而大眾讀者關(guān)心最多還是氫氣儲(chǔ)運(yùn)與應(yīng)用的安全性。盡管氫氣儲(chǔ)運(yùn)的方式有很多種，但目前高壓儲(chǔ)氫處于全球氫氣儲(chǔ)運(yùn)的主導(dǎo)地位。因?yàn)闅淠軄?lái)源廣泛、應(yīng)用場(chǎng)景豐富，氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；螅憷?、高效的高壓儲(chǔ)氫將依然發(fā)揮重要的作用。

鄭津洋院士及其博士團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于壓力容器的材料、設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)研究。鄭院士是我國(guó)儲(chǔ)氫高壓容器、深冷壓力容器、柔性高壓復(fù)合管等方面的專(zhuān)家，從2002年開(kāi)始?xì)錃飧咝?chǔ)存科研攻關(guān)，將我國(guó)大容量高壓氫氣儲(chǔ)存裝備技術(shù)推至國(guó)際水平，他的“氫氣規(guī)模化提純與高壓儲(chǔ)存裝備關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用"項(xiàng)目獲得2020年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

《產(chǎn)業(yè)觀(guān)察者》旨在搭建氫能產(chǎn)業(yè)科研、生產(chǎn)和消費(fèi)之間的溝通平臺(tái)，傳播氫能文化，反映市場(chǎng)聲音，所以，本期我們就市場(chǎng)關(guān)心的安全問(wèn)題整理了鄭津洋院士相關(guān)報(bào)告，希望借此提升從業(yè)人員的安全意識(shí)，也能幫助消費(fèi)者更好地認(rèn)知?dú)淠墚a(chǎn)業(yè)、理解氫能安全的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，避免談氫色變的恐慌?？傊瑹o(wú)論是氫能從業(yè)人員還是消費(fèi)者，我們都需要尊重市場(chǎng)、敬畏科學(xué)、重視安全。

                                                                                                    ——鄭賢玲

氫能作為來(lái)源多樣、應(yīng)用高效、清潔環(huán)保的二次能源，廣泛應(yīng)用于交通、化工、能源和儲(chǔ)能，將在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮關(guān)鍵作用。氫能的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)成為新一輪世界能源技術(shù)變革的重要方向，也是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要的途徑。發(fā)達(dá)國(guó)家上世紀(jì)就開(kāi)始布局氫能產(chǎn)業(yè)，美國(guó)、日本、德國(guó)、韓國(guó)先后制定氫能?chē)?guó)家戰(zhàn)略推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國(guó)氫能也進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的示范階段，發(fā)展速度非常快。

由于氫氣易泄漏爆炸、易引發(fā)材料高壓氫脆，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外最近一些年的氫安全事故不斷發(fā)生，例如2019年美國(guó)、挪威、韓國(guó)均發(fā)生了儲(chǔ)氫裝備的爆炸事故，我國(guó)雖然加氫站運(yùn)行的時(shí)間不是特別長(zhǎng)，但也出現(xiàn)了不少的問(wèn)題，如儲(chǔ)氫容器水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)的爆炸、壓縮機(jī)膜片開(kāi)裂、閥斷裂等。

因此，氫能儲(chǔ)運(yùn)裝備安全對(duì)我們來(lái)說(shuō)還是一個(gè)共同的挑戰(zhàn)。為此，我們必須建立氫能安全的研究體系與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為氫能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。

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氫氣儲(chǔ)存主要方式

氫能發(fā)展涉及到經(jīng)濟(jì)規(guī)模制氫、安全可靠?jī)?chǔ)運(yùn)氫氣和清潔高效利用，還涉及到整個(gè)制儲(chǔ)用全過(guò)程的安全問(wèn)題。目前儲(chǔ)氫技術(shù)路線(xiàn)主要有高壓儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫、固態(tài)儲(chǔ)氫等，在眾多的儲(chǔ)氫方式中，高壓儲(chǔ)氫具有充放氫速度快、裝備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、溫度適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是目前占主導(dǎo)地位的儲(chǔ)氫方式，在氫氣儲(chǔ)運(yùn)中發(fā)揮非常重要的作用。

目前對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)氫裝備主要有四種：氣態(tài)儲(chǔ)氫裝備、液態(tài)儲(chǔ)氫裝備、固態(tài)儲(chǔ)氫裝備和復(fù)合儲(chǔ)氫裝備。這些儲(chǔ)氫裝備所具有的共同特點(diǎn)是，它們都承受一定的壓力，絕大多數(shù)都屬于承壓類(lèi)特種設(shè)備，具有潛在的氫氣泄漏和爆炸危險(xiǎn)。 

首先是氣態(tài)儲(chǔ)氫。高壓儲(chǔ)氫是在常溫下通過(guò)壓縮機(jī)將氫氣壓縮到儲(chǔ)氫容器中，以提高單位體積的氫氣密度。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同分為固定式儲(chǔ)氫和移動(dòng)式儲(chǔ)氫，固定式儲(chǔ)氫主要應(yīng)用于加氫站、應(yīng)急電源、備用電源和氫儲(chǔ)能等場(chǎng)合。國(guó)內(nèi)外固定式儲(chǔ)氫壓力均在100MPa左右；國(guó)內(nèi)移動(dòng)式儲(chǔ)氫30MPa，國(guó)外已經(jīng)超過(guò)50MPa。

第二是液態(tài)儲(chǔ)氫。液氫的溫度是-253℃， 在標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)下的密度為70.78 kg/m3，儲(chǔ)存的壓力在1MPa左右。不同的設(shè)計(jì)方案有一些差異，固定式液氫容器目前主要還是在航天領(lǐng)域應(yīng)用。液氫容器顯著的優(yōu)點(diǎn)是體積儲(chǔ)存密度高，但是面臨高投資、高能耗、運(yùn)輸安全等挑戰(zhàn)。2020年6月13日溫嶺發(fā)生了液化石油氣槽罐車(chē)爆炸事故，造成20人遇難，約170人受傷，液化燃料儲(chǔ)存運(yùn)輸容器依然面臨較大的安全挑戰(zhàn)。

第三是固態(tài)儲(chǔ)氫。該技術(shù)具有儲(chǔ)氫壓力低，體積儲(chǔ)存密度高和純化氫氣等特點(diǎn)，通常儲(chǔ)氫壓力在3MPa左右，但也有到25MPa。

第四是復(fù)合儲(chǔ)氫。目前研究比較多的復(fù)合儲(chǔ)氫有兩種，一種是低溫或者深冷和高壓來(lái)復(fù)合，因?yàn)闇囟鹊土艘院?，氫氣的密度?huì)增加，壓力高了密度也會(huì)增加，把兩個(gè)結(jié)合在一起，使得他們單位儲(chǔ)氫密度，可以進(jìn)一步提高。另一種是高壓固態(tài)復(fù)合，常用的復(fù)合壓力包括35MPa、45MPa、90MPa。

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氫氣輸運(yùn)的主要方式

輸氫裝備主要有兩類(lèi)，即氣態(tài)輸氫裝備和液態(tài)儲(chǔ)氫裝備。氣態(tài)輸氫主要有長(zhǎng)管拖車(chē)、管束式集裝箱和管道輸氫三種方式。長(zhǎng)管拖車(chē)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)是進(jìn)一步提升工作壓力?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)是30MPa，國(guó)外已經(jīng)超過(guò)50MPa。

還有一個(gè)方向是從鋼制的容器發(fā)展到復(fù)合材料的Ⅲ型、Ⅳ型瓶，進(jìn)一步減輕它的重量，提高運(yùn)輸效率。另外一個(gè)是管道的輸送，包括長(zhǎng)距離輸氫管道、場(chǎng)區(qū)內(nèi)輸氫管道，前者直徑大，后者壓力高。對(duì)各種方法進(jìn)行綜合的比較，我們發(fā)現(xiàn)管道的輸送具有運(yùn)輸?shù)捏w量大、輸送距離遠(yuǎn)、能耗損失低等優(yōu)點(diǎn)，有望實(shí)現(xiàn)氫能經(jīng)濟(jì)規(guī)模的長(zhǎng)距離輸送。

全球范圍內(nèi)氫氣的輸送管道已經(jīng)超過(guò)4600公里，其中最多的國(guó)家是美國(guó)，總里程已經(jīng)達(dá)到2700km，運(yùn)行壓力到10.3MPa，主要位于墨西哥灣的沿岸有1000km左右的管線(xiàn)。2001年荷蘭開(kāi)始天然氣管道摻氫研究，此后歐盟、德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞和中國(guó)都開(kāi)展了天然氣摻氫方面的研究。

我國(guó)在工業(yè)管道和專(zhuān)業(yè)管道方面積累了不少經(jīng)驗(yàn)，但天然氣摻氫方面相對(duì)起步要晚一些。目前國(guó)內(nèi)管道輸氫相關(guān)技術(shù)研究、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)尚不*，亟待加強(qiáng)。除了氣態(tài)輸氫外，液態(tài)輸氫也是重要發(fā)展方向。例如日本在開(kāi)發(fā)液氫的船運(yùn)，從澳大利亞往日本運(yùn)液氫。

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高壓儲(chǔ)運(yùn)規(guī)?；\(yùn)行的挑戰(zhàn)：安全性與經(jīng)濟(jì)性

全球每年氫氣產(chǎn)量超過(guò)7000萬(wàn)噸，中國(guó)是的產(chǎn)氫國(guó)。但氫氣從工業(yè)產(chǎn)品到能源是一個(gè)巨大的跨越，氫氣的制備方式、運(yùn)輸距離、氫氣的純度要求、應(yīng)用領(lǐng)域都將發(fā)生深刻的變化，現(xiàn)有主流的高壓儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備大規(guī)模作用于純氫面臨諸多的挑戰(zhàn)，其中安全性和經(jīng)濟(jì)性是必須跨越的兩個(gè)門(mén)檻。包括：

個(gè)問(wèn)題是高安全。在高壓臨氫的情況下，裝備服役性能的影響因素主要涉及到應(yīng)力、環(huán)境、材料，制造等，影響因素多，機(jī)制也非常復(fù)雜，亟待開(kāi)展氫與材料作用機(jī)制，高壓、深冷等惡劣氫環(huán)境材料性能數(shù)據(jù)，低成本、抗氫脆材料，氫能儲(chǔ)輸裝備性能預(yù)測(cè)和調(diào)控技術(shù)等方面的研究。在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的持續(xù)支持下，我們團(tuán)隊(duì)持續(xù)開(kāi)展了高壓氫環(huán)境中材料服役性能的研究，材料包括金屬和非金屬，載荷從靜載荷到?jīng)_擊載荷。

第二個(gè)問(wèn)題是輕量化。豐田公司的四型瓶單位質(zhì)量的儲(chǔ)存密度已達(dá)到5.7%，我們國(guó)家現(xiàn)在的水準(zhǔn)大概在4.5%左右，相差約一個(gè)百分點(diǎn)。2020年立項(xiàng)的國(guó)家重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)中，公稱(chēng)工作壓力70MPa的車(chē)載氣瓶質(zhì)量?jī)?chǔ)存密度目標(biāo)是5.0%（包括瓶口閥），距離豐田公司產(chǎn)品依然具有一定的差距。

第三個(gè)問(wèn)題是極化。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是壓力往上走，美國(guó)做的Ⅳ型瓶壓力已經(jīng)到95MPa，另一方面是溫度往下走，到極低溫，例如液氫儲(chǔ)運(yùn)裝備的發(fā)展。我國(guó)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)正在支持液氫制取、儲(chǔ)運(yùn)與加注關(guān)鍵裝備及安全性研究。

第四個(gè)問(wèn)題是低成本，現(xiàn)在加氫站和氫燃料電池汽車(chē)對(duì)氫能儲(chǔ)運(yùn)裝備的成本提出了很高的要求。對(duì)于固定式儲(chǔ)氫和車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)，美國(guó)能源部分別制定了成本目標(biāo)，例如，對(duì)于車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)，DOE目標(biāo)是每公斤氫氣266美元。從目前來(lái)看，儲(chǔ)氫裝備的成本與DOE的目標(biāo)還有很大的差距。

總體而言，我國(guó)加氫站儲(chǔ)氫高壓容器，已實(shí)現(xiàn)自主可控，可以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)加氫站建設(shè)的需求，Ⅲ型氫氣瓶已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，Ⅳ型氫氣瓶已制定團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)正在報(bào)批），即將形成產(chǎn)能。氫氣管道、液氫儲(chǔ)運(yùn)裝備、氫氣儲(chǔ)運(yùn)裝備輕量化與國(guó)外差距明顯，亟待加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，攻克關(guān)鍵核心技術(shù)，在提高裝備安全性的同時(shí)，進(jìn)一步降低成本，以滿(mǎn)足氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需求。

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儲(chǔ)運(yùn)裝備材料的特殊性要求：抗氫脆

研究發(fā)現(xiàn)，同樣型號(hào)的奧氏體不銹鋼在同樣壓力（如87.5MPa）的氬氣和氫氣里的斷口特征明顯不同：在氬氣里是典型韌性斷裂的韌窩，而同樣的材料氫氣里就會(huì)發(fā)生脆性斷裂。

也就是說(shuō)，在高壓工作環(huán)境下，氫氣會(huì)影響金屬材料的力學(xué)性能，這就是氫氣儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域面臨的的難題之一——?dú)浯?。因?yàn)椴牧吓c氫氣長(zhǎng)期的接觸，氫會(huì)侵入到材料內(nèi)部，導(dǎo)致金屬材料塑性的損減、裂紋擴(kuò)展速率的加快和斷裂韌性的下降。

高壓儲(chǔ)氫容器的壓力高達(dá)98MPa，高壓氫氣易引起材料氫脆，造成容器突然斷裂甚至爆炸，危害極大；此外，由于氫氣分子小，易泄漏，高壓密封難，侵入傳感材料的氫會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)漂移，高壓氫環(huán)境應(yīng)變檢測(cè)難度大。

首先，我們需要了解氫氣與儲(chǔ)氫裝備材料和環(huán)境之間的關(guān)系。氫氣的儲(chǔ)運(yùn)有純氫，也有摻氫天然氣。

對(duì)于氫脆的研究，我們希望能夠獲得真實(shí)氣體環(huán)境當(dāng)中材料的性能。通過(guò)純氫環(huán)境和天然氣摻氫環(huán)境的比較發(fā)現(xiàn)，在天然氣管網(wǎng)的運(yùn)行的工況下，摻氫對(duì)我們現(xiàn)在常用的材料X70、X80、X52的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度影響不大，但是會(huì)導(dǎo)致材料的斷裂韌性和疲勞性能下降，這些性能的下降，會(huì)導(dǎo)致材料對(duì)缺陷的敏感性加大，如果有同樣的缺陷，在同樣的狀況下，就有可能導(dǎo)致管道使用的壽命下降。

對(duì)于摻氫的天然氣我們研究還發(fā)現(xiàn)，因?yàn)閾綒涮烊粴饫锩?，除了甲烷、氫氣以外，還會(huì)有水分、二氧化碳、氧氣等。有的組分會(huì)加劇材料的劣化，而有的會(huì)延遲或阻礙材料的劣化，我們需要去研究不同的組分對(duì)性能劣化的影響。

例如，二氧化碳和氫氣一起會(huì)發(fā)生協(xié)同的作用，促進(jìn)20號(hào)鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展速率比氫氣當(dāng)中還要加快，因此，對(duì)于摻氫天然氣，現(xiàn)在世界上面臨的一個(gè)問(wèn)題是：實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目都是通過(guò)一個(gè)一個(gè)案例來(lái)研究，但是還沒(méi)有找到一種普適性的可推廣可復(fù)制的技術(shù)。我們要做的是找出影響安全的條件，如何獲得對(duì)材料性能影響的工況。

同樣，氫氣還會(huì)對(duì)非金屬的性能產(chǎn)生影響，主要是氫致?lián)p傷和氫的滲漏，因?yàn)闅涞姆肿雍苌?，它有可能通過(guò)非金屬來(lái)滲漏。

其次，除了材料之外，我們還要關(guān)注管道設(shè)備和零部件對(duì)氫氣或者摻氫天然氣的適應(yīng)性，如壓縮機(jī)、加氫機(jī)、閥門(mén)、密封接頭等等。

第三個(gè)是管道運(yùn)行安全保障。由于氫氣分子小，容易泄漏，且漏出來(lái)以后又跑得快，但是需要去研究摻氫以后，或者在氫氣環(huán)境當(dāng)中，它的泄漏擴(kuò)散、燃燒爆炸的特點(diǎn)，需要加強(qiáng)這方面的研究。

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氣態(tài)儲(chǔ)氫裝備的性能要求：抗高壓

由于氫氣的物理和化學(xué)性能，固定式儲(chǔ)氫裝備與傳統(tǒng)的氣體裝備相比具有一些特點(diǎn)。以加氫站高壓儲(chǔ)氫設(shè)備為例，其典型特征包括：（1）高壓常溫且氫氣純度高，壓力可達(dá)98MPa，具有高壓氫環(huán)境氫脆危險(xiǎn)；（2）壓力波動(dòng)頻繁（商用站尤為突出）、波動(dòng)范圍大，具有疲勞破壞危險(xiǎn)；（3）容積大，儲(chǔ)存的壓縮能量多，氫氣易燃易爆，失效危害嚴(yán)重；（4）面向公眾，涉及公共安全問(wèn)題。

對(duì)于加氫站高壓儲(chǔ)氫設(shè)備的基本要求，包括：（1）耐高壓，壓力超過(guò)35兆帕；（2）抗爆抑爆，要求設(shè)備在工作狀態(tài)即使失效也不會(huì)爆炸，只會(huì)泄漏，即只漏不爆；（3）在線(xiàn)檢漏，應(yīng)該實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)氫設(shè)備的氫氣泄漏情況，在氫氣泄漏后發(fā)出警報(bào)的同時(shí)，自動(dòng)卸壓，安全排放泄漏的氫氣；（4）經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，材料在滿(mǎn)足安全要求的前提下價(jià)格要低，可獲得性好，不使用或減少使用貴重、特殊、不常見(jiàn)的材料；制造工藝簡(jiǎn)單，不需要大型、重型裝備；使用方便，操作簡(jiǎn)單，少維修等。

加氫站高壓儲(chǔ)氫設(shè)備主要有幾類(lèi)結(jié)構(gòu)形式，類(lèi)是通過(guò)旋壓成型或鍛造成型的單層高壓儲(chǔ)氫容器，這類(lèi)裝備比較常見(jiàn)，我國(guó)現(xiàn)在的這類(lèi)產(chǎn)品的壓力上升到50MPa，有效容積1000L左右。這類(lèi)容器容積小，一般采用鉻鉬鋼制造，材料對(duì)氫脆敏感。

另外一類(lèi)是多層高壓儲(chǔ)氫容器，有以下幾種，一種是全多層儲(chǔ)氫高壓容器，主要結(jié)構(gòu)由雙層半球形封頭和鋼帶錯(cuò)繞筒體構(gòu)成。經(jīng)過(guò)近20年的努力，我們團(tuán)隊(duì)打通了從技術(shù)理論建立、關(guān)鍵技術(shù)攻克、到檢測(cè)氫平臺(tái)構(gòu)建、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定，再到核心裝備研制、推廣應(yīng)用的全技術(shù)創(chuàng)新鏈。成功研發(fā)了25MPa、50MPa、70MPa、98MPa的全多層儲(chǔ)氫高壓容器。

該類(lèi)容器的全多層技術(shù)解決了高壓氫脆問(wèn)題，與氫直接接觸的內(nèi)筒采用抗氫脆性能良好的材料制造，其余部分采用成本較低的普通壓力容器用鋼制造，顯著降低了產(chǎn)品成本。此外，該容器可方便地實(shí)現(xiàn)安全狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。

98MPa全多層儲(chǔ)氫高壓容器的容器達(dá)到1m3，50MPa容器的容積到了7.3m3，已成功應(yīng)用于豐田常熟加氣站、國(guó)家能源集團(tuán)江蘇如皋加氣站等30多座加氫站。第二種是層板包扎儲(chǔ)氫高壓容器。單層半球形封頭或多層包扎筒體結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)制造的時(shí)候仍然引用了目前國(guó)內(nèi)的通用標(biāo)準(zhǔn)，如 JB4732。

以上三種儲(chǔ)氫容器，目前在我國(guó)加氫站應(yīng)用較多，在全國(guó)270座加氫站中應(yīng)用了二千多臺(tái)?？傮w而言，我國(guó)已實(shí)現(xiàn)加氫站儲(chǔ)氫壓力容器的自主可控，可滿(mǎn)足加氫站的經(jīng)濟(jì)需要。除了以上幾種儲(chǔ)氫容器外，我國(guó)還在開(kāi)發(fā)復(fù)合材料儲(chǔ)氫高壓容器，包括Ⅲ型和Ⅳ型瓶。

這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是抗氫脆，缺點(diǎn)是成本高，單個(gè)容器容積受到限制。移動(dòng)式高壓儲(chǔ)氫裝備主要用于交通領(lǐng)域，如燃料電池乘用車(chē)、物流車(chē)、大巴車(chē)、重卡、軌道交通，移動(dòng)式儲(chǔ)氫對(duì)輕量化要求更高，目前移動(dòng)式儲(chǔ)氫多采用碳纖維纏繞復(fù)合材料氣瓶，一類(lèi)是鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞儲(chǔ)氫瓶，即Ⅲ型瓶，另一類(lèi)是塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞儲(chǔ)氫瓶，即Ⅳ型瓶。

從質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度的角度來(lái)看，Ⅳ型瓶要比Ⅲ型瓶更好一些。因?yàn)棰笮推课覈?guó)已頒布了GB/T35544-2017國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，具備了35MPa、70MPaⅢ型瓶的批量生產(chǎn)能力，有資質(zhì)的制造企業(yè)超過(guò)10家。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在用的Ⅲ型瓶已超過(guò)四萬(wàn)只。對(duì)于Ⅳ型瓶，國(guó)外已具備了70MPa氣瓶的批量生產(chǎn)能力，例如挪威的海格斯康公司、日本的豐田公司等。

近年來(lái)，我國(guó)高度重視Ⅳ型瓶發(fā)展，提出了“優(yōu)生優(yōu)育、先低后高、穩(wěn)步發(fā)展"的技術(shù)路線(xiàn)。2019年頒布實(shí)施了液化石油氣Ⅳ型瓶產(chǎn)品團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)能已超70萬(wàn)噸，車(chē)載高壓儲(chǔ)氫Ⅳ型瓶產(chǎn)品團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)發(fā)布，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也已報(bào)批，已初步形成生產(chǎn)能力。

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氫能儲(chǔ)運(yùn)的行業(yè)管理要求：定標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)是在科學(xué)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上做出的規(guī)范，氫能的儲(chǔ)運(yùn)涉及到一系列的安全標(biāo)準(zhǔn)。我們知道，目前,我國(guó)管束車(chē)實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)是20MPa，剛剛過(guò)渡到30MPa，而國(guó)外的產(chǎn)品已到52MPa。

在輸氫管道規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)方面，美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME)、美國(guó)的壓縮氣體協(xié)會(huì)（CGA）、歐洲工業(yè)氣體協(xié)會(huì)（EIGA）等已經(jīng)頒布了一些跟氫氣管道相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)際上，現(xiàn)在影響比較大的是美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)頒布的ASME B31.12標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)涉及到設(shè)計(jì)、施工、操作、維護(hù)等。

在該標(biāo)準(zhǔn)中，我們舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明氫氣管道跟天然氣管道之間的差異，在ASME里面給出了一個(gè)計(jì)算公式，這個(gè)公式是用來(lái)計(jì)算某一厚度、直徑、材質(zhì)的管道能夠承受的壓力的大小，這個(gè)公式里面，參數(shù) Hf，這是天然氣管道的計(jì)算公式里面沒(méi)有的，這個(gè)系數(shù)是用來(lái)反映氫對(duì)金屬材料的劣化。

這個(gè)系數(shù)小于等于1，當(dāng)X42、X52鋼在13.79MPa壓力以下的時(shí)候該系數(shù)為1，其他的材料或者在其他的壓力等級(jí)下面這個(gè)系數(shù)都是小于1的。這表明同樣的管道如果輸送氫氣的話(huà)，它輸送的壓力要比輸送天然氣的壓力要小，到目前為止國(guó)內(nèi)還沒(méi)有完整的氫能管道輸送標(biāo)準(zhǔn)，只是在一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)里面，給出了一些要求，像氫氣輸送系統(tǒng)的部分、第二部分和第三部分，以及修訂的GB 50516里面也對(duì)管道作了一些規(guī)定。

各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范一定程度上也代表了本國(guó)對(duì)相關(guān)技術(shù)的掌握程度，標(biāo)準(zhǔn)也是隨著技術(shù)成熟不斷修訂的。

ASME B31.12的前言里面也提到，隨著對(duì)氫脆的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)以及數(shù)據(jù)的積累，將對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行*和修改，說(shuō)明氫脆是一個(gè)全球性的問(wèn)題。我們需要根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)實(shí)際情況不斷修訂和*相關(guān)儲(chǔ)運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)，并加快制定純氫管道以及摻氫管道標(biāo)準(zhǔn)，包括對(duì)臨氫材料能夠給出指導(dǎo)性文件。對(duì)氫能儲(chǔ)運(yùn)裝備的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行、維護(hù)進(jìn)行規(guī)范，并包含密封、儲(chǔ)氫容器和管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、定期檢驗(yàn)等等。

氫能必須在安全規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)下運(yùn)行，而標(biāo)準(zhǔn)的尺度往往決定了行業(yè)發(fā)展的效率與規(guī)模。我們團(tuán)隊(duì)牽頭起草了金屬高壓氫脆檢測(cè)評(píng)價(jià)方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并牽頭制定了首部高壓儲(chǔ)氫容器產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；建立了國(guó)產(chǎn)材料高壓氫脆數(shù)據(jù)庫(kù)，為氫能高壓儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備研制提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

總體來(lái)看，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的氫能儲(chǔ)運(yùn)，特別是穩(wěn)定可靠的氫能或者摻氫天然氣的管道的輸送，我們還面臨著諸多的挑戰(zhàn)，還需要企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)、國(guó)內(nèi)國(guó)外科研技術(shù)人員不懈的努力。

文章來(lái)源：產(chǎn)業(yè)觀(guān)察者

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