Транспортировка жидкого водорода

Хранение и транспортировка жидкого водорода являются основой безопасного, эффективного, крупномасштабного и экономичного применения жидкого водорода, а также ключом к решению задач внедрения водородных технологий.
 
Хранение и транспортировка жидкого водорода делятся на два типа: контейнерное хранение и трубопроводная транспортировка. В качестве емкостей для хранения и транспортировки обычно используются сферические и цилиндрические резервуары. В качестве способов транспортировки используются автоцистерны для жидкого водорода, железнодорожные цистерны для жидкого водорода и танкеры для жидкого водорода.
 
Помимо учета ударов, вибрации и других факторов, связанных с процессом обычной транспортировки жидких веществ, из-за низкой температуры кипения жидкого водорода (20,3 К), малой скрытой теплоты испарения и легкой испарительной способности, хранение и транспортировка в контейнерах должны осуществляться с применением строгих технических мер для снижения теплопотерь или с использованием неразрушающих методов хранения и транспортировки, чтобы свести степень испарения жидкого водорода к минимуму или нулю, иначе это приведет к повышению давления в резервуаре, риску избыточного давления или утечке. Как показано на рисунке ниже, с точки зрения технических подходов, хранение и транспортировка жидкого водорода в основном осуществляется с использованием пассивной адиабатической технологии для снижения теплопроводности и на этой основе применяется активная холодильная технология для снижения теплопотерь или создания дополнительной холодопроизводительности.
 
Исходя из физических и химических свойств самого жидкого водорода, способ его хранения и транспортировки имеет много преимуществ перед широко используемым в Китае способом хранения газообразного водорода под высоким давлением, однако относительно сложный производственный процесс также накладывает на него некоторые недостатки.
 
Большое соотношение веса при хранении, удобство хранения и транспортировки, а также совместимость с транспортными средствами.
По сравнению с хранением газообразного водорода, главным преимуществом жидкого водорода является его высокая плотность. Плотность жидкого водорода составляет 70,8 кг/м³, что в 5, 3 и 1,8 раза выше, чем у водорода, находящегося под высоким давлением 20, 35 и 70 МПа соответственно. Поэтому жидкий водород больше подходит для крупномасштабного хранения и транспортировки водорода, что позволяет решить проблемы хранения и транспортировки водородной энергии.
 
Низкое давление при хранении, простота обеспечения безопасности.
Хранение жидкого водорода основано на теплоизоляции, обеспечивающей стабильность контейнера, а уровень давления при ежедневном хранении и транспортировке низкий (обычно ниже 1 МПа), значительно ниже, чем уровень давления при хранении и транспортировке газа и водорода под высоким давлением, что упрощает обеспечение безопасности в процессе ежедневной эксплуатации. В сочетании с высокой удельной массой хранимого жидкого водорода, в будущем при масштабном внедрении водородной энергетики, системы хранения и транспортировки жидкого водорода (например, станции гидрирования жидкого водорода) будут иметь более безопасную эксплуатацию в городских районах с высокой плотностью застройки, высокой плотностью населения и высокой стоимостью земли, а общая площадь системы будет меньше, что потребует меньших первоначальных инвестиционных и эксплуатационных затрат.
 
Высокая чистота испарения, соответствующая требованиям терминала.
Мировое годовое потребление водорода высокой и сверхчистой чистоты огромно, особенно в электронной промышленности (например, в производстве полупроводников, электровакуумных материалов, кремниевых пластин, оптических волокон и т. д.) и в области топливных элементов, где потребление водорода высокой и сверхчистой чистоты особенно велико. В настоящее время качество многих видов промышленного водорода не соответствует строгим требованиям некоторых конечных потребителей к чистоте водорода, однако чистота водорода после испарения жидкого водорода может удовлетворить этим требованиям.
 
Завод по сжижению газа требует значительных инвестиций и отличается относительно высоким энергопотреблением.
Из-за отставания в разработке ключевого оборудования и технологий, таких как холодильные камеры для сжижения водорода, до сентября 2021 года все оборудование для сжижения водорода в отечественной аэрокосмической отрасли было монополизировано иностранными компаниями. Крупномасштабное оборудование для сжижения водорода подпадает под действие соответствующих внешнеторговых правил (таких как Правила экспортного контроля Министерства торговли США), которые ограничивают экспорт оборудования и запрещают технический обмен. Это приводит к значительным первоначальным инвестициям в оборудование для заводов по сжижению водорода, а также к небольшому внутреннему спросу на бытовой жидкий водород, недостаточному масштабу применения и медленному наращиванию мощностей. В результате удельное энергопотребление на единицу произведенного жидкого водорода выше, чем на единицу произведенного газообразного водорода.
 
В процессе хранения и транспортировки жидкого водорода происходят потери из-за испарения.
В настоящее время в процессе хранения и транспортировки жидкого водорода испарение водорода, вызванное утечкой тепла, в основном устраняется путем вентиляции, что приводит к определенной степени потерь из-за испарения. В будущем в сфере хранения и транспортировки водородной энергии необходимо принять дополнительные меры по утилизации частично испарившегося водорода для решения проблемы снижения его использования, вызванной прямой вентиляцией.
 
Криогенное оборудование HL
Компания HL Cryogenic Equipment, основанная в 1992 году, является брендом, принадлежащим HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment занимается проектированием и производством высоковакуумных изолированных криогенных трубопроводных систем и сопутствующего вспомогательного оборудования для удовлетворения разнообразных потребностей клиентов. Вакуумные изолированные трубы и гибкие шланги изготавливаются в условиях высокого вакуума с использованием многослойных многоэкранных специальных изоляционных материалов и проходят ряд чрезвычайно строгих технических обработок и высоковакуумной обработки. Они используются для перекачки жидкого кислорода, жидкого азота, жидкого аргона, жидкого водорода, жидкого гелия, сжиженного этилена (LEG) и сжиженного природного газа (СПГ).
 

 

 

 

 


Дата публикации: 24 ноября 2022 г.