前面介绍了电解水制氢的生产设备与氢的液化，本课件介绍氢的储存与运输。

目前主要有气态储存、低温液态储存、固态储存方式，氢储存技术不单是解决氢的储存，更多的是解决氢的运输方式。本课件介绍技术成熟、普遍使用的气态储存与液态储存。

氢处于气态时称为“气氢”，常温常压状态下密度为 0.089 g·L-1。气氢的活性和扩散性极强，储存运输过程中易引发泄漏，产生安全隐患。

为能够保证储存量、降低运输成本，通常采取提高储存容器压力的方式，减小储氢容器的体积、提高氢气的储存与运输效率。气态储氢多以高压气瓶为储氢容器，早期的采用金属压力气瓶，称为Ⅰ型瓶，后发展成纤维复合材料缠绕气瓶，即Ⅱ型瓶、Ⅲ型瓶和Ⅳ型瓶。

Ⅲ型瓶和Ⅳ型瓶是目前主流气瓶，由内胆和碳纤维缠绕层组成。Ⅲ型瓶的内胆为铝合金，Ⅳ型瓶的内胆为聚合物。碳纤维复合材料则以螺旋和环箍的方式缠绕在内胆的外围，以增加内胆的结构强度。衬垫作为氢气与复合层之间的屏障，防止氢气从复合层基材的微裂纹中泄漏。采用了聚乙烯内胆与碳纤维全缠绕结构，目前Ⅳ型瓶的储存压力是70 MPa，我国也能生产Ⅳ型瓶。 图1是用于氢燃料车的Ⅳ型瓶的结构图（图片来自网络）。

图2是在聚合物内胆上缠绕碳纤维的示意图（图片来自网络）。

图3是某氢能源汽车配置的氢储存瓶结构图（图片来自网络）

气氢加压储存的优势：储存容器制造难度较低；气体压缩机技术成熟。但氢气压缩过程中需消耗大量外部能量；对氢气储存容器的承压强度、密封性要求高，气瓶重量和尺寸较大，储存的氢气重量约占容器重量 1％～2％左右，储氢量小、运输成本高。

氢气加压、降温冷却至液化温度以下转为液体状态时称为“液氢”。处于一个标准大气压（约 0.1 MPa）下时氢气的液化温度为-253 ℃（20K）。液氢密度则约为气态氢的 865 倍（约 76.98 g/L）。即使将氢气压缩至 70 MPa，其单位体积的储存量也比不上液态储存。

为了保证液氢处于20K的极低温，储氢容器必须强绝热，采用双壁层结构，内外壁层之间除保持高真空度，还要放置碳纤维、玻璃泡沫、膨胀珍珠岩、气凝胶等绝热材料。有些大容量长时间的储存容器还要配置制冷装置，确保液氢处于20K低温。

为了进一步增加储存量，可增加液氢的压力，液氢是可以压缩的，例如在－252℃下液氢的压力从0.1 MPa增至23.7 MPa后，其储氢密度从70 g/L增至87 g/L。这种高压低温液态储氢容器不但要绝热，还要耐高压。

图4为一种高压低温液态储氢罐结构示意图（图片来自网络），高压储氢罐内衬为铝，外部缠绕碳纤维，可耐高压。储氢罐外壳由高反射率的金属化塑料和不锈钢组成，储氢罐和外壳之间为真空状态，两着间由支撑圈固定，支撑圈是绝热材料。

图5是一种小型液氢储罐（图片来自网络）

图6是国外为民用航空研究开发的长寿命全复合材料液氢储罐示意图（图片来自网络）。采用内外双罐设计，中间多层绝热，内层包含一个燃料液位探头、一个热交换器和用于结构健康监测的无源光纤传感器，外层装有压力和氢泄漏传感器。

目前国内多采用高压气态运输，高压氢气运输分为集装格和长管拖车两类，其中，集装格由多个40L的、压力为15Mpa的高压储氢钢瓶组成，类似氧气瓶，运输较为灵活，适用于需求量小的加氢站。图7左图是集装格运输车，右图是装有气瓶的集装格，把多个集装格吊入集装格运输车进行运输。（图片来自网络）

气氢长管拖车结构为车头部分和拖车部分，前者提供动力，后者主要提供存储空间，由多个压力为20Mpa、长约10m的高压储氢钢瓶组成，可充装约3500Nm3氢气，且拖车在到达加氢站后车头和拖车可分离，运输技术成熟、规范较完善，国内的加氢站目前多采用此类方式运输，图8是气氢长管拖车（图片来自网络）

液氢槽罐车运输是将氢气深度冷冻至21K液化，再装入隔温的槽罐车中运输，目前商用的槽罐车容量约为65m3，可容纳4000kg氢气。国外加氢站使用该类运输略多于高压气态长管拖车运输。图9是液氢槽罐车（图片来自网络）。

管道运输分为气态管道运输和液态管道运输两类。气态管道直径约0.25～0.3m、压力范围为1~3Mpa，每小时流量约310~8900kg氢气。在欧美应用较广。

液态管道采用真空夹套绝热技术，由内层和外层两个等截面同心套管构成，且两个管套中间抽成真空状态，防止内管内液氢的温度扩散。

深冷铁路槽车长距离运输液氢输气量大、又相对经济，储气装置常采用水平放置的圆筒形杜瓦槽罐，存贮液氢容量可达100m3，部分特殊的扩容铁路槽车容量可达120~200 m3。

图10是中国中车生产的T85型液氢罐车，罐总容积85m3，可装5t液态氢。（图片来自网络）

采用轮船运输液氢，图11是日本川崎重工运输液氢的轮船结构图，上面图是采用2个方形液氢罐的运输船，下面图是采用4个球形液氢罐的运输船。（图片来自网络）

氢气液化过程消耗大量的能量，所消耗能量值约为所储存氢能的30％左右；储存液氢的容器为特制液氢罐，采用双层真空绝热壁面结构，并需加装相关控制与安全保护装置起到抗冲击及减振作用，结构复杂性与加工成本高；外界热量稍微渗入容器也会使其迅速气化从而造成损失，因此，液氢气化、泄漏也是必须面临的重要问题之一。

高压气态氢、低温液态氢输送到用户需要通过加氢设施对用户进行加注。目前民用氢气主要在交通运输领域，例如氢能源小汽车、氢能源大客车（公交车）、氢能源大货车等。氢气通过加氢设施对车辆进行加注，下面简介加氢站的基本组成。

加氢站氢气来源主要是高压气罐运输车，氢气输送管道。输入的氢气先输进站内一级高压氢气储罐缓存，压力约20Mpa。经过氢气压缩机压力达70Mpa，通过换热器降温使氢气接近常温，注入二级高压氢气储罐储存，高压氢气通过氢气加注机向车辆加注。

高压气罐运输车的氢气也可直接经过氢气压缩机，通过换热器降温后注入站内高压氢气储罐储存。如果是管道氢气，直接输入氢气压缩机加压。

图12是高压气态加氢站流程示意图

加氢站液氢来源主要是液氢槽车，液氢先输进站内液氢储罐缓存。液氢经过液氢压缩机加压，约70Mpa，液氢通过蒸发器气化成氢气，注入高压氢气储罐储存，高压氢气通过氢气加注机向车辆加注。液氢压缩机与蒸发器的组合称为液氢气化器。

液氢槽车可直接连接液氢压缩机，通过蒸发器气化，然后注入站内高压氢气储罐储存。
图13是液氢加氢站流程示意图