氢气是一种理想的燃料。氢气的资源非常丰富,水就是氢的仓库。而氢气的燃烧产物又是水,一旦利用太阳能从水中制取廉价氢气的技术得以突破,氢气就将成为取之不尽用之不竭的能源。氢气燃烧时放出的热量比同质量的汽油高三倍,而且污染少。液态氢是一种高能燃料,可供发射火箭、宇宙飞船使用。因此氢气是一种很有发展前途的燃料。利用氢气可以从含氧化合物中夺取氧的性质,冶金工业可以冶炼金属。例如,在工业和民用工业上都很重要的金属钨、钼等,就是利用氢气炼制出来的。用氢气冶炼金属钨的化学方程式如下:WO3+3H2W+3H2O根据同样的道理,电子工业可以利用氢气来制取半导体材料——高纯硅。氢气也是重要的化工原料。例如,可以利用氢气来制造氨(NH3),并进一步制造化肥。也可以用氢气制造盐酸,把液态植物油制成人造黄油等。氢气还是一种理想的燃料。氢气的资源非常丰富,水就是氢的仓库。而氢气的燃烧产物又是水。氢气可用于汽车、飞机、轮船、火箭等领域,其中目前主要、前景广阔的应用场景是氢燃料电池车。河南世界氢气运输
国内氢气管网建设提速。我国的输氢管道主要分布在环渤海湾、长三角等地,目前已知有一定规模的管道项目有两个:济源-洛阳(25km)及巴陵-长岭。根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》所制定的氢能产业基础设施发展路线,到2030年,我国燃料电池汽车将达200万辆,同时将建成3000公里以上的氢气长输管道。该目标将有效推进我国氢气管道建设。氢气管道造价高、投资大,天然气管道运氢可降低成本天然气管道相比氢气管道更为发达。天然气管道是世界上规模**大的管道,占世界管道总长度的一半以上,相比之下氢气管道数量很少。据IEA报告,目前世界上有300万公里的天然气管道,氢气管道*有5000公里,现有的氢气管道均由制氢企业运营,用于向化工和炼油设备运送成品氢气。运氢管材的特殊性使氢气管道造价高于天然气管道。由于管材易发生氢脆现象(即金属与氢气反映而引起韧性下降),从而造成氢气逃逸,因此需选用含炭量低的材料作为运氢管道。美国氢气管道的造价为31~94万美元/km,而天然气管道的造价,氢气管道的造价是天然气管道造价的两倍以上。氢气的输送成本高于天然气。虽然氢气在管道中的流速是天然气的,但由于氢气的体积能量密度小。 河南氢气运输价格对比管道运输是具有发展潜力的成本运氢方式。
氢气共价化合物虽然氢气在通常状态下不是非常活泼,但氢元素与绝大多数元素能组成化合物。碳氢化合物已知有数以百万种,但它们无法由氢气和碳直接化合得到。氢气与电负性较强的元素(如卤素)反应,在这些化合物中氢的氧化态为+1。氢与氟、氧、氮成键时,可生成一种较强的非共价的键,称为氢键。氢键对许多生物分子具有重要意义。氢也与电负性较低的元素(如活泼金属)生成化合物,这时氢的氧化态通常为-1,这样的化合物称为氢化物。氢与碳形成的化合物,由于其与生物的关系,通常被称为有机物,研究有机物的学科称为有机化学,而研究有机物在生物中所起的作用的科学称为生物化学。按某些定义,“有机”只要求含有碳。但大多数含碳的化合物通常都含有氢。这些化合物的独特性质主要是由碳氢键决定的。故有时有机物的定义要求物质含有碳氢键。无机化学中,H-可以作为桥接配体,连接配合物中的两个金属原子。这样的特性通常在13族元素中体现,尤以硼烷、铝配合物和碳硼烷中。氢气离子型氢化物含有氢元素的离子化合物称离子型氢化物。“氢化物”一词暗含氢显负价。
其对电力价格敏感性较强。而管道运输的主要成本在于建设投资,其建成之后运营成本对生产要素市场价格变化不具有敏感性。表4各方案技术特征对比资料来源:玖牛研究院根据公开资料整理四、结论在可以预见的未来,全国氢气储运基础设施构建中,从大规模制氢企业向城市门户的氢气输送主干道应当以氢气管道为主。其低廉的运输成本将有利于大规模制氢企业布局于生产成本低的区域。而在城市内部或区域之间的中短距离配送以集装管束运输为主,而液氢槽罐车则能在300km以上的远距离不稳定需求中发挥优势,或作为管道运输的补充。有机载体LOHC技术相比集装管束与液氢槽罐车均有明显优势,如果能够成功走向成熟则有望取代两者成为新的中短距离运输有效方案。 氢气的运输通常根据储氢状态的不同和运输量的不同而不同,下图展示了氢气的各种运输方式。
其昂贵的投资使氢气运输成本基本维持不变。当加氢站规模达到1500kg·d-1时,氢气的运输成本大约为6元·kg-1。单从运输方面的成本来看,三种运输方式中以液氢运输成本比较低,管道运输比较高。注意此液氢运输成本没有包含氢气液化及蒸发成本,氢气液化设备的投资非常巨大,一个日处理量为120t氢气的液化厂投资约为9千万美元。Syed等计算了规模为3×104kg·h-1的氢气液化成本,达到·kg-1,若考虑到此,长管拖车运输氢气的成本在目前还是比较低的。由于长管拖车运输和槽车运输技术都非常成熟,通过技术进步降低设备成本不大可能。但是今后生产规模扩大后能降低部分成本。3能耗分析氢气首先经过压缩或液化后再进行运输,这些过程都需要消耗能量。Bossel等深入地比较了压缩和液化的能耗以及氢气道路运输的能耗,可为氢气运输方式的选择提供参考。氢气的高热值为142MJ·kg-1,如果将氢气压缩到20MPa,大约消耗能量14MJ·kg-1,相当于氢气内能的10%左右。液化能耗很高,具有明显的规模效益。当液化量很少时,液化能耗甚至高于氢气的热值,当液化量达到1000kg·h-1时,液化能耗仍超过40MJ·kg-1,是低热值的30%以上。对于一般规模的液化厂,氢气液化能耗大约为压缩能耗的3倍。 根据站内氢气储存相态不同,加氢站又分为气氢加氢站和液氢加氢站。河南氢气运输价格对比
液氢罐车在未来罐材改进及减少液氢液化、运输过程中的损耗问题后,在中远距离的输氢方面有较大前景。河南世界氢气运输
国内氢气管道建设的参与方,既有国外的企业,又有国内的企业。氢气管道属于管道的一种,若未来氢气像石油、天然气一样作为能源进行管理,氢气管道资产属于哪一方,由谁来投资建设、由谁来运营都是值得探索的。在管道输送氢气方面,也有不少人士看好充分利用现有管道设施,在天然气中掺入氢气进行输送。不过,这可能需要协调好各方的利益。国内长输油气管网主要由三大国有石油公司拥有。有数据显示,中石油约占85%,中石化占8%,中海油占5%,其他公司占2%。据eo此前报道,2017年气荒以来,各地方对省内管网的规划与建设进入了新一轮的强化期。这一轮,黑龙江、江苏、辽宁等地方组建并成立了新的省级管网公司。但是组建不久,准备启动建设的黑龙江省天然气管网就出师不利,遭遇了中石油的阻击而停滞不前。就油气管网而言,从1958年底完全依靠中国自己力量建设起来的克拉玛依至独子山炼油厂长距离输油管道算起,已经经历过了60年,但目前省网与国家管网将如何共存,仍充满未知与挑战。国家管网公司虽将落地,但还会面临多且复杂的问题。 河南世界氢气运输
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