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储氢技术综述

氢能通过许多技术将过剩的可再生能源转化为氢气，在缓解可再生能源发电的间歇性方面具有巨大潜力。此外，氢气预计将被用作能源载体，有助于运输、工业和建筑部门的全球脱碳。已经开发了许多储存氢能的技术。氢气可以储存起来，以便在需要时使用，从而同步发电和消费。本文综述了用于储存氢气的不同技术，介绍并比较了各种储氢技术的储氢能力、优缺点和发展阶段。

图1压缩氢气储存的四压力容器设计示意图

图2储氢装置中使用的不同材料的氢气容量

表1总结用于储存氢气的不同技术的特点

储存技术

氢含量/wt%

体积能量密度/MJL

优点

缺点

压缩气体

2~4wt%

25~30kg/m3

高性能、技术成熟、快速充放氢、容器结构简单

储氢范围有限高压会导致安全问题需要热量管理

液态氢气

16wt%

50kg/m3

重量密度和体积密度高于气态氢高纯度氢气

耗费大量精力和时间成本高氢耗散的存在

安全问题

低温压缩

5wt%

30kg/m3

高体积密度

高压缩和液化能

物理吸附及碳基材料

5~9wt%

40~60kg/m3

高储存密度

质量小

取决于吸收剂的几何形状和温度，重量大，需要冷却系统，价格昂贵

金属氢化物

1~2wt%

50~175kg/m3

不需要高压，因此可以在子系统中利用安全、热效应来降低初始投资成本

取决于金属性质，于金属氢化物的重量，储氢能力低，释放H2的操作温度高，成本高昂

化学氢化物

6~8wt%

Mg2FeH6可达到150kg/m3

体积密度优异

需要热管理和非车载再生

LOHC

5.5wt%

60kg/m3

以液体形式储存的可能性，使用现有的基础设施储存可行性1年

脱氢需要大量产生氢气

氨

17.8wt%

107kg/m3

廉价能源、直接使用和使用现有基础设施的可能性

由于其气味和毒性，需要特殊处理；脱氢和提纯需要约13%的H2

结论

氢被视为能源转型和全球脱碳的关键催化剂，这归因于其作为能源载体的多功能性，以及其产生、储存、传输和最终产品的方式。在这篇简短的综述中，从应用、发展阶段、优缺点等方面对不同的储氢技术进行了研究。其中一些技术已经成熟，如高压储罐、液化和金属氢化物，而其中一些仍在进行理论和实验研究，如碳纳米管吸附和LOHC。关于这种技术的使用，有些技术由于体积密度低而不便于车辆应用，在一些释放氢气的技术中需要一些要求。为了解决不同技术的缺点，已经进行了许多研究，主要是LOHC和氨，这可能是一种很有前途的储氢候选技术。