Хранение и транспортировка жидкого водорода является основой безопасного, эффективного, крупномасштабного и малозатратного применения жидкого водорода, а также ключом к решению маршрута применения водородных технологий.
Хранение и транспортировка жидкого водорода можно разделить на два типа: хранение в контейнерах и транспортировка по трубопроводу. Для хранения и транспортировки жидкого водорода в контейнерах обычно используются сферические и цилиндрические резервуары. Для транспортировки используются автоцистерны, железнодорожные цистерны и танкеры для перевозки жидкого водорода.
В дополнение к учету ударов, вибрации и других факторов, связанных с процессом обычной транспортировки жидкости, из-за низкой температуры кипения жидкого водорода (20,3 К), малой скрытой теплоты парообразования и легких характеристик испарения, хранение и транспортировка в контейнере должны использовать строгие технические средства для уменьшения утечки тепла или использовать неразрушающее хранение и транспортировку, чтобы уменьшить степень испарения жидкого водорода до минимума или нуля, в противном случае это приведет к повышению давления в баке. Привести к риску избыточного давления или потерям при выбросе. Как показано на рисунке ниже, с точки зрения технических подходов, хранение и транспортировка жидкого водорода в основном используют пассивную адиабатическую технологию для уменьшения теплопроводности и активную технологию охлаждения, наложенную на эту основу, для уменьшения утечки тепла или создания дополнительной охлаждающей мощности.
Исходя из физических и химических свойств самого жидкого водорода, режим его хранения и транспортировки имеет много преимуществ по сравнению с режимом хранения газообразного водорода под высоким давлением, широко используемым в Китае, однако относительно сложный процесс его производства также обуславливает некоторые недостатки.
Большой удельный вес при хранении, удобство хранения и транспортировки, а также транспортное средство
По сравнению с хранением газообразного водорода, наибольшим преимуществом жидкого водорода является его высокая плотность. Плотность жидкого водорода составляет 70,8 кг/м³, что в 5, 3 и 1,8 раза выше плотности водорода высокого давления 20, 35 и 70 МПа соответственно. Таким образом, жидкий водород более подходит для крупномасштабного хранения и транспортировки водорода, что может решить проблемы хранения и транспортировки водородной энергии.
Низкое давление в хранилище, легко обеспечить безопасность
Хранение жидкого водорода на основе изоляции обеспечивает устойчивость контейнера, уровень давления при ежедневном хранении и транспортировке низкий (обычно ниже 1 МПа), что значительно ниже уровня давления при хранении и транспортировке газа и водорода под высоким давлением, что облегчает обеспечение безопасности в процессе повседневной эксплуатации. В сочетании с характеристиками большого удельного веса хранения жидкого водорода, в будущем масштабном продвижении водородной энергетики, хранение и транспортировка жидкого водорода (например, станции гидрирования жидкого водорода) будут иметь более безопасную систему эксплуатации в городских районах с большой плотностью застройки, густонаселенностью и высокой стоимостью земли, а общая система будет охватывать меньшую площадь, требуя меньших первоначальных инвестиционных затрат и эксплуатационных расходов.
Высокая чистота испарения, отвечающая требованиям терминала
Годовое потребление водорода высокой и сверхчистой чистоты в мире огромно, особенно в электронной промышленности (например, при производстве полупроводников, электровакуумных материалов, кремниевых пластин, оптического волокна и т.д.) и топливных элементов, где потребление водорода высокой и сверхчистой чистоты особенно велико. В настоящее время качество многих промышленных источников водорода не может удовлетворить строгие требования некоторых конечных потребителей к чистоте водорода, однако чистота водорода после испарения жидкого водорода может соответствовать этим требованиям.
Завод по сжижению газа требует больших инвестиций и относительно высокого потребления энергии.
Из-за отставания в разработке ключевого оборудования и технологий, таких как холодильные камеры для сжижения водорода, всё оборудование для сжижения водорода в отечественной аэрокосмической отрасли было монополизировано иностранными компаниями до сентября 2021 года. Крупномасштабное основное оборудование для сжижения водорода регулируется соответствующими внешнеторговыми политиками (например, Правилами экспортного контроля Министерства торговли США), которые ограничивают экспорт оборудования и запрещают технический обмен. Это обуславливает большие первоначальные инвестиции в оборудование для установок по сжижению водорода, а в сочетании с небольшим внутренним спросом на гражданский жидкий водород масштаб применения недостаточен, а масштаб производительности растет медленно. В результате удельное энергопотребление жидкого водорода выше, чем у газообразного водорода высокого давления.
При хранении и транспортировке жидкого водорода происходят потери от испарения.
В настоящее время при хранении и транспортировке жидкого водорода испарение водорода, вызванное утечкой тепла, в основном компенсируется его вентиляцией, что приводит к определённым потерям от испарения. В будущем при хранении и транспортировке водорода необходимо будет принять дополнительные меры по утилизации частично испаренного водорода, чтобы решить проблему снижения его утилизации, вызванную прямой вентиляцией.
Криогенное оборудование HL
Компания HL Cryogenic Equipment, основанная в 1992 году, является дочерней компанией HL Cryogenic Equipment Company (Cryogenic Equipment Co., Ltd.). HL Cryogenic Equipment занимается разработкой и производством криогенных трубопроводных систем с высоковакуумной изоляцией и сопутствующего вспомогательного оборудования для удовлетворения различных потребностей клиентов. Вакуумно-изолированные трубы и гибкие шланги изготавливаются из высоковакуумных и многослойных специальных изоляционных материалов, подвергаются серии строжайшей технической обработке и обработке в условиях высокого вакуума. Они используются для перекачки жидкого кислорода, жидкого азота, жидкого аргона, жидкого водорода, жидкого гелия, сжиженного этилена (LEG) и сжиженного природного газа (LNG).
Время публикации: 24 ноября 2022 г.