重點分析低溫液氫儲存的現(xiàn)狀及存在問題

1、重點分析低溫液氫儲存的現(xiàn)狀及存III在問題1引言能源一直是人類發(fā)展的永恒話題，也是國家發(fā)展的重要 戰(zhàn)略資源。人類的發(fā)展史也是能源的更迭史。自18世紀拉 瓦錫給氫命名以來，對氫的研究已有200多年的歷史。氫能 具有儲量大、熱值高、零污染等無與倫比的優(yōu)勢，能很好解 決人類社會能源短缺、環(huán)境污染等迫在眉睫的問題。目前， 氫能已由曾經所謂的“未來能源”開始逐步應用于低溫液體 火箭、汽車、船舶和飛機的動力源，以及燃料電池中。目前有兩個重要問題制約著氫能發(fā)展，一是氫的制取， 二是氫的儲存。對于氫的制取，目前工業(yè)大規(guī)模使用的制取方法主要以 電解水和甲烷水蒸氣重整制氫(Steammethanereformin

2、g， SMR)為主，也有一些生物制氫方面的研究，主要問題是電 解水耗能太大，成本太高，顯得得不償失；而甲烷重整相對 而言成本較低，但其產生的CO及CO溫室氣體不利于環(huán)境友 2好對于氫的儲存，目前獲得廣泛關注的儲氫技術主要有高 壓儲氫、低溫液態(tài)儲氫以及金屬氫化物儲氫。當然也不乏一 些新的儲氫技術，主要是一些新型的儲氫材料，包括有機溶 液儲氫以及納米碳管儲氫等，其在實驗室研究中具有一定的 優(yōu)越性能，表現(xiàn)出巨大潛力。但由于難以批量生產、成本過 高、脫氫效率低等原因，目前距大規(guī)模的工業(yè)應用還有一定 距離。2主要儲氫技術高壓儲氫是常溫下將氣態(tài)的氫壓縮至高壓狀態(tài)而儲存 在氣罐中。目前儲氫氣罐的壓力主要有1

3、5、35、70MPa三種。 15MPa的高壓儲氫氣罐為普通的鋼制儲氫氣罐，其設計制造 技術成熟，成本相對較低，對壓縮機的壓力要求低，能耗也 相應較低，但其氣罐質量很大，單位儲氫密度小，儲氫效率 低。隨著氫能開始在汽車燃料電池中取得應用，對儲氫罐的 儲氫密度與儲氫效率提出了更高要求，普通的鋼制儲氫氣罐 不再適用，輕質高壓儲氫容器成為研究重點。輕質高壓儲氫 容器多為金屬內膽纖維纏繞復合材料儲氫罐，目前35MPa已 是較成熟的技術，70MPa則是研究的熱點，在豐田2014年年 底上市的氫燃料電池汽車Mirai上，應用了 70MPa的儲氫技 術，目前國內也有許多企業(yè)完成了 70MPa高壓氫燃料電池汽

4、車儲氫罐的研發(fā)工作。低溫液態(tài)儲氫是先將氫氣液化，然后儲存在低溫絕熱容 器中。由于液氫密度為70.78kg/m3，是標況下氫氣密度0. 08342kg/m3的近850倍，即使將氫氣壓縮至15MPa，甚至 35、70MPa，其單位體積的儲存量也比不上液態(tài)儲存。單從 儲能密度上考慮，低溫液態(tài)儲氫是一種十分理想的方式。但 由于液氫的沸點極低(20. 37K)，與環(huán)境溫差極大，對容器 的絕熱要求很高，且液化過程耗能極大。因此對于大量、遠 距離的儲運，采用低溫液態(tài)的方式才可能體現(xiàn)出優(yōu)勢。目前 液氫主要作為低溫推進劑用于航天中，而對于以液氫為動力 的汽車與無人機的液氫貯箱也有一些研究，但到目前為止還 沒有實

5、質性的進展。金屬氫化物儲氫是采用某些金屬或合金與氫氣形成化 合物，而對形成的氫化物加熱又會釋放出氫氣，從而實現(xiàn)對 氫的儲存與釋放。這種方式安全性好、氫氣純度高、單位體 積儲氫密度高，但單位質量儲氫密度低、吸放氫氣速率較低。 該項技術目前存在兩大關鍵問題，一是在大規(guī)模應用中提高 儲氫材料的儲氫量，二是降低材料成本并節(jié)約貴重金屬。目 前來看，金屬氫化物儲氫還處在實驗研究階段。表1總結歸納了以上三種主要儲氫方式的優(yōu)缺點以及目 前主要的應用。澆I三腫盟氫方刎比TjlIi. I 啊訕 tliRv liydfxpii MUrnigr 幫，旅l優(yōu)點目前主SS3)普旃3標少慵存岫高麻那；克煎fl通度駛女 Tt

6、tHElkS御于螂睥泡低瞰*部化艇大灶E艇site相岫主要用于火箭低溫注避削單拉怵專慵底大.技術不成第麻頤璽H說化物錯機ffift蚓睢Eft邳蛔橫向對比三種主要的儲氫技術，高壓儲氫目前發(fā)展最為 成熟，應用也最為廣泛，但在儲氫密度及安全性方面存在瓶 頸；金屬氫化物儲氫技術則表現(xiàn)出巨大潛力，但目前還處在 研究階段；低溫液態(tài)儲氫技術具有單位質量和單位體積儲氫 密度大的絕對優(yōu)勢，但目前儲存成本過高，主要體現(xiàn)在液化 過程耗能大，以及對儲氫容器的絕熱性能要求極高兩個方 面，目前低溫液氫技術多用于航天，但也越來越有向民用發(fā) 展的趨勢。本文將著重探討低溫液化儲氫技術的發(fā)展及其主要的 技術手段，包括低溫絕熱技術

7、與低溫儲罐設計，指出目前存 在的問題與未來的發(fā)展趨勢。3低溫絕熱技術低溫絕熱技術是低溫工程中的一項重要技術，也是實現(xiàn) 低溫液體儲存的核心技術手段，按照是否有外界主動提供能 量可分為被動絕熱和主動絕熱兩大方式。被動絕熱技術已廣 泛運用于各種低溫設備中；而主動絕熱技術由于需外界的能 量輸入，雖能達到更好的絕熱效果，甚至做到零蒸發(fā)存儲 (Zeroboil off, ZBO)，但也勢必帶來一些問題，如需要其 他的附加設備而增加整套裝置的體積與重量，制冷機效率 低、能耗大、得不償失，成本高、經濟性差。3. 1被動技術被動絕熱技術不依靠外界能量輸入來實現(xiàn)熱量的轉移， 而是通過物理結構設計，來減少熱量的漏入

8、而減少冷損。一 種明顯的思路是通過增加熱阻來減少漏熱，如傳統(tǒng)的堆積絕 熱、真空絕熱等。此外，一種新型的變密度多層絕熱技術 (Variabledensitymultilayerinsulation，VDMLI)，也是 類似的基本思路來減少漏熱。3. 1. 1傳統(tǒng)技術常用的傳統(tǒng)低溫絕熱主要有堆積絕熱、高真空、真空粉 末、真空多層等方式，絕熱原理及性能如表2所示。*7悼短哧E艦內賣型與性街Tib. 2 Typn jijhI pc：rfi.fnmnn,； wf iRKlrlKmul cnupmi: IhmeI h新鮑熱方丈原理幕用場臺曾通毋只錐熱將n導蜜小使豺料質克在地怨射象表回達強美海天薄U.O28

9、禎.1JM藕大型宜定Z攜地熱夾是堂聞曲高鼻空，礎氣缽對流怏廂 與氣儺與熱頃1小型修軸武液4液坦 容器真g踏寤導感潦小依明邳鹵充在翼完席咽對僑低 的真室夾度誠帷氣眇應策隔頃大中空波痍、波凱、就采用多啟反射底,在高集空每然由基翻上.湖少福射慌焦島現(xiàn)高就鮑熱出型液0、液猊容醴3. 1.2變密度多層絕熱對于常規(guī)多層絕熱的研究表明，在高溫側輻射熱流占主 導，而在低溫側輻射屏之間的固體導熱熱流顯著增加。HastingsLJ等和MartinJJ等首先提出VDMLI（變密度 多層絕熱）結構，認為可在輻射熱流占主導的高溫側使用較 大的層密度來減少輻射換熱，而在低溫側使用較小的層密度 來減少固體材料導熱，來優(yōu)化多

10、層絕熱材料的整體性能。國內的一些學者也對VDMLI進行了一些相關研究。朱 浩唯等研究了多層絕熱結構的最優(yōu)化層密度分布方式與絕 熱系統(tǒng)各參數(shù)之間的關系；王瑩等對火箭低溫推進劑儲罐外 的VDMLI結構進行了傳熱研究，認為VDMLI比MLI結構 具有更輕的質量和更好的絕熱效果，且熱邊界溫度對VD MLI的絕熱性能有主要影響；王田剛等通過正交實驗法對VD-MLI的層密度設計了不同的組合方案，并通過傳熱模型分 析，確定了不同的熱端溫度下所需的最小厚度。相比于傳統(tǒng)的多層絕熱，VD-MLI技術有更好的絕熱性 能，且在重量上也更具優(yōu)勢，相關研究表明，在低溫推進劑 長期在軌儲存方面，采用VD-MLI技術與傳統(tǒng)的

11、多層絕熱相 比，推進劑蒸發(fā)量減少近60%，而絕熱材料質量減少近40%。3. 1. 3輻射制冷輻射傳熱是一種重要的傳熱方式，尤其在空間中更顯得 尤為重要。SunXW等通過理論計算認為，在軌液氫低溫儲罐 可通過輻射向空間的深冷環(huán)境放熱，從而做到液氫在兩年時 間內的零蒸發(fā)儲存。利用飛行器姿態(tài)與結構，將向空間約 2. 7K的冷背景傳熱的輻射制冷機作為一種非機械制冷機， 也有諸多優(yōu)點，如無運動部件、無振動、可靠性高、無需主 動耗能、不產生額外熱量，但由于太空環(huán)境復雜，太陽照射 處可達近6000K高溫，而背陽處則直接面對宇宙深冷背景， 因此輻射制冷對飛行器的飛行姿態(tài)要求很高。3. 2主動技術主動絕熱技術是

12、通過以耗能為代價來主動實現(xiàn)熱量轉 移，常見的手段是采用制冷機來主動提供冷量，與外界的漏熱平衡，從而實現(xiàn)更高水平的絕熱效果。主動技術常用在一些閃蒸氣(Boil offgas，BOG)再液 化流程中，如LNG船的再液化流程及核磁共振儀中液氦的再 液化等。航天技術中主動絕熱技術常用來提供低溫液體推進 劑的零蒸發(fā)儲存(Zeroboil off, ZBO),在被動絕熱基礎上， 通過制冷機主動耗能提供冷量來進行熱量轉移，實現(xiàn)低溫液 體零蒸發(fā)。此技術最早由NASA在20世紀末提出，為實現(xiàn)火 星探測而需低溫推進劑長期在軌儲存。目前這項技術在地面 上已能實現(xiàn)液氧及液氫的ZBO儲存，但在空間中受限于低溫 制冷機的

13、效率問題，液氫在軌ZBO還沒取得突破，但也能大 大減少其蒸發(fā)量。3. 2. 1零蒸發(fā)技術發(fā)展早在1999年，NASA的Glenn研究中心就對液氫的零蒸 發(fā)儲存進行了試驗，來驗證使用當時的技術實現(xiàn)ZBO概念的 可行性。試驗裝置示意圖如圖1所示，球型儲罐直徑為1.39m， 采用高真空多層絕熱，儲罐頂部配有一臺兩級GM制冷機， 第一級提供20W35K制冷量，第二級提供17. 5W18K制冷 量。二級冷頭與儲罐中的冷凝器相連，一級冷頭與銅葉片相 連，銅葉片位于真空層中，作為冷屏來進一步減少輻射漏熱。圖I zim概念的可行性驗證試驗Fig, 1 Feaflibilily verification les

14、l of ZBO制冷機工作時，當排氣閥關閉后，罐內壓力持續(xù)而穩(wěn)定 下降，制冷機工作8h后，可實現(xiàn)罐內液氫的零蒸發(fā)，但冷 凝換熱器存在高達8K的溫度梯度，這就需冷頭提供更低的 溫度，從而導致制冷機功率的升高及效率的下降。且這項試 驗在地面環(huán)境下進行，主要是通過自然對流來換熱，而該種 方式在空間中無法實現(xiàn)，此外試驗中使用的是工業(yè)制冷機。在隨后的2001年，Marshall空間飛行中心采用噴桿與 制冷機相結合，采用強制對流換熱的方式，實現(xiàn)了液氫的零 蒸發(fā)儲存，且沿換熱器軸向傳熱溫差僅有2K。試驗裝置如圖 2所示，儲罐容積18m3，制冷機安裝在柱狀儲罐底部，能提 供30W20K制冷量，液氫在循環(huán)泵的作

15、用下，從罐體底部流 經制冷機冷頭獲得冷量后，經噴桿噴射進入儲罐中，與罐中液體進行強制對流換熱，帶走罐內熱量，實現(xiàn)零蒸發(fā)儲存。圖2采用噴桿的制。流程I備 2 ZRO system spray bar2004年，Glenn研究中心使用航天用脈管制冷機、而非 工業(yè)制冷機來進行液氮的ZBO試驗。試驗裝置見圖3,球型 儲罐直徑1. 42m，外側布置有多層絕熱，制冷機位于儲罐頂 部，通過熱管與儲罐中的翅片管換熱器相連，能提供10W95K 制冷量。儲罐底部布置有浸沒式混流泵進行混流，破壞熱分 層。系統(tǒng)成功實現(xiàn)儲罐內液氮的零蒸發(fā)，但制冷機與低溫液 體間存在高達6. 9K的溫度梯度，且混流泵會帶來額外的熱 量。

16、囹3采用熱含的ZBD流程Kig. 3 ZBO sytflpm wiUi htal pipv此后，通過液體罐內冷卻的方式被擱置，試圖尋找制冷 機與儲罐更好的連接方式。2007年，PlachtaDW等提出一種 新的流程來減少低溫液體的蒸發(fā)，認為儲罐外布置一個大面 積氣體冷卻屏，能大大減少蒸發(fā)量，被稱為大面積冷卻屏 (Board areacooled, BAC)技術，該流程示意圖如圖4所 示。圖4 B AC技術示意圖Figj 4 Sehemalic ol BAC technology低溫液體儲罐外布置有多層絕熱與大面積冷屏，冷屏是 由多根氣體管路纏繞布置組成，冷屏與制冷機構成制冷回 路，給儲罐內的液

17、體提供冷量，制冷機為布雷頓制冷機，循 環(huán)工質為低溫氦氣，壓縮后的氦氣經透平膨脹機膨脹獲得冷 量。這種BAC技術的獨特之處在于罐內的熱量通過布置在儲 罐外部、與制冷機相連的氣體循環(huán)回路轉移，相比于以往將 換熱器布置在儲罐內部的方法更有效，溫度梯度大大減少。由此，ZBO技術根據(jù)使用的制冷機不同而分為兩類:逆布 雷頓式(Reverseturbo Brayton cycle，RTBC)與分離式 (斯特林、脈管、GM等)。分離式制冷機的冷指一般較小， 很難與較大的儲罐集成；而日TBC通過壓縮機提供動力，可 將冷量通過布置在儲罐外部的冷屏較均勻分布，且冷屏中的 介質與制冷機工質相同，無需額外的換熱器。此后

18、，針對BAC技術用于空間在軌飛行的低溫推進劑貯 箱，NASA進行了大量研究，通過這項技術，已實現(xiàn)了液氮液 氧的零蒸發(fā)。但對于液氫，受限于20K溫區(qū)制冷機技術的效 率等問題，雖未能做到零蒸發(fā)，但也大大減少了蒸發(fā)量。2017年，NASA完成了地面上集制冷一儲存一體式大型 液氫貯槽(IRAS)的測試，如圖5所示。該系統(tǒng)用來給航天 飛行器提供液氫，系統(tǒng)使用低溫氦氣來冷卻氫，采用的林德 L R 1620閉式逆布雷頓制冷循環(huán)在20K提供390W冷量，系統(tǒng) 經測試成功完成了三個主要目標:液氫的零損失儲存和轉 移、推進劑的致密化及氫氣液化。該系統(tǒng)是ZBO技術在地面 上的一次應用，對今后ZBO技術從空間到地面，

19、乃至從航天 軍工向民用轉移均具有重要意義。hi液墓春景21 M ft 抵如匚加MPj找飛供心;M1nt wi時i葬hi液墓春景21 M ft 抵如匚加MPj找飛供心;M1nt wi時i葬mn Tt i.fi墻 kn mj.i圖3 AIMS素境流堤圖Hir.5 -.iriib Rhh cJiCirl vf IH一於2. 2問題與難點主動絕熱技術是在低溫制冷機技術的基礎上發(fā)展而來， 也受限于低溫制冷機技術。目前存在的主要問題與難點有：低溫制冷機的效率問題還需進一步突破，特別是對 于航天用的20K或更低溫區(qū)小型低溫制冷機，效率較低，且 需考慮散熱、能耗、重量及振動等問題。對于儲罐自增壓與熱分層機理與

20、模型有待進一步完 善。自增壓與熱分層是低溫儲罐中的重要現(xiàn)象，直接影響到 儲罐的熱力學性能。針對兩者機理與模型的研究很多，對于 自增壓使用較為廣泛的模型主要是多區(qū)域模型，目前對于熱 分層模型，使用較為廣泛的是DaigleMT等提出的簡化熱力 學模型，使用了集總參數(shù)法。此外，針對儲罐的自增壓與熱 分層現(xiàn)象還有一些CFD研究，但目前的理論模型與實驗結果 符合程度有限，且泛用性不高，還有待進一步研究。在航天方面，還需考慮空間中復雜的微重力傳熱問 題。目前微重力傳熱理論還不完善，且缺少在微重力環(huán)境下 的傳熱研究數(shù)據(jù)，實驗難度大。3兩者比較主動絕熱技術一般建立在被動絕熱基礎上，但其中的被 動絕熱結構無需像

21、單純使用被動絕熱那樣要求高。主動絕熱 可達到更好的絕熱效果，更低的液體蒸發(fā)率，甚至可做到ZBO 儲存，但需額外配備低溫制冷機系統(tǒng)。相比于被動絕熱，一 是會增加能耗，產生熱量，航天中由于對熱量、空間及重量 的要求十分嚴格，及航天用低溫制冷機效率低下等原因，對 主動技術增加了不小難度；二是增加額外低溫設備，成本提 高，系統(tǒng)復雜化，效率較低，但考慮能做到更好的絕熱，更 低的液體蒸發(fā)率，雖被動絕熱成本較低，絕熱系統(tǒng)也較簡單， 但其液體日蒸發(fā)較高。兩者相比而言，采用主動絕熱技術而 增加的那部分成本，來實現(xiàn)更少的低溫液體日蒸發(fā)率，從而 減少液體損失是否值得，這是一個值得權衡的問題，其選擇 也因不同的場合（

22、空間或者地面），不同的低溫工質（液氧、 氮、氬氣或者液氫、氦），不同的目標（低蒸發(fā)率還是零蒸發(fā)） 而不同。在航天方面，基于主動絕熱技術的低溫液體ZBO技術主 要目的，是為了實現(xiàn)低溫推進劑的長期在軌儲存，執(zhí)行長期 外太空的飛行任務，減少發(fā)射成本。當采用被動技術時，一 般控制液體的日蒸發(fā)率在一定范圍內，但無論被動絕熱效果 多好，總會有低溫液體損失，為滿足長期在軌的需要，須考 慮到損失量以裝載更多的低溫推進劑，這就增加了飛行器的 發(fā)射重量，增加了發(fā)射成本PlachtaD等指出，對于長時間 在軌飛行，ZBO技術才具有優(yōu)勢，而對于短期在軌任務，ZBO 技術則無必要。劉欣等對兩種方式的分析表明，對于50t

23、規(guī) 模日蒸發(fā)率為0. 5%的液氧儲罐，在軌時間5d時，基于主 動技術的ZBO技術在控制系統(tǒng)重量上具有優(yōu)勢，當在軌時間 W5d時，被動絕熱技術更具優(yōu)勢；對于9t規(guī)模日蒸發(fā)率為 1%的液氫儲罐，分界時間為62d，對于更長時間的在軌時間， ZBO技術才體現(xiàn)出優(yōu)勢。4低溫儲罐設計1結構設計1. 1外型形狀儲罐的日蒸發(fā)率一般隨著儲罐的尺寸增大而減小，對于 同規(guī)模的儲罐，球型容器的日蒸發(fā)率最小。一般認為儲罐漏 熱量與容器的比表面積成正比。常見的儲罐外型有球型和柱 形兩類。由幾何學可知，球型比表面積最小，同時也具有應力分 布均勻、機械強度好等優(yōu)點，但大尺寸的球型儲罐造價昂貴， 制造難度大。相對而言，柱形儲罐

24、比表面積稍大，相比于球型儲罐， 漏熱量與日蒸發(fā)率也相應較大。柱形容器通常作為公路或鐵路車輛運輸容器，是由于運輸對容器的高度、寬度有嚴格要 求。4. 1. 2支撐結構支撐結構主要指內膽和外殼之間的支撐，這部分結構是 主要的漏熱途徑，該部分的導熱漏熱量往往超過總漏熱量的 30%。設計時應選用導熱系數(shù)低的材料，盡量減少支撐截面 面積、增大支撐有效絕熱長度，以盡可能減少漏熱。4. 2低溫材料工程材料在低溫環(huán)境(W120K)中表現(xiàn)出來的特有性質， 對低溫儲罐的設計選材至關重要，下面就工程材料的低溫性 能與目前常用的液氫低溫材料兩方面進行闡述。4. 2. 1工程材料的低溫性能低溫環(huán)境下，工程材料的物理及力

25、學性能與常溫下有很 大差別，對工程材料低溫性能的研究，在保障系統(tǒng)可靠、減 少事故發(fā)生等方面具有重要意義。陳國邦從自身研究經驗出 發(fā)，結合中外研究成果，總結了工程材料在低溫下的主要性 能：極限強度與屈服強度:隨著溫度降低，材料原子振動 減弱，需更大的力才能將位錯從合金中分開，因此材料的極限強度和屈服強度將增大。疲勞強度和持久極限:疲勞現(xiàn)象的產生是由于裂紋 的產生和擴大。溫度降低時，需更大的應力才能使裂紋擴大， 因此材料的疲勞強度和持久極限將增大。沖擊強度:抗沖擊性的表現(xiàn)好壞大部分取決于材料 的晶體結構。面心立方晶格在低溫下抗沖擊性較好，體心立 方晶格較差。碳鋼在低溫下沖擊強度急劇下降，而玻璃鋼材

26、 料在低溫下沖擊強度卻會提高。硬度和延展性:與極限強度一樣，溫度降低，金屬材 料硬度將增大。對無低溫塑一脆性轉變現(xiàn)象的材料，延展性 隨溫度下降而上升。有低溫塑一脆性轉變的材料，延展性在 低溫下會急劇下降，不應用于低溫環(huán)境。彈性模量:彈性模量是原子和分子間作用力的體現(xiàn)， 因此當溫度下降時，彈性模量增大。4. 2. 2常用的低溫材料對于液氫容器的選材，一是要考慮材料在20K低溫的力 學性能，二是要考慮內膽材料的氫脆問題。根據(jù)鋼制壓力 容器與ASME壓力容器設計指南，304、304L、316、316L、 321、347等銘鎳奧氏體不銹鋼可用于20K環(huán)境，適用于液氫 容器。國內“50工程”氫氧發(fā)動機試

27、車配套的100m3液氫儲 罐內膽采用了 304鋼，而海南大運載發(fā)射場的300m3液氫運 輸槽車內膽使用了 321鋼。4. 3安全問題4. 3. 1壓力安全低溫容器的安全性相比于其他機械設備，除設備強度的 校核外，壓力安全是其安全性保證的重要一環(huán)。為保證低溫 容器安全可靠工作，須在容器上設有超壓泄放裝置，常用的 超壓泄放裝置有安全閥和爆破片。實際工程中常將兩者組合使用，組合方式主要有三種， 如圖6所示。安全閥與爆破片并聯(lián)。安全閥作為一級泄壓裝置用 于操作條件下可能發(fā)生的超壓泄放，爆破片作為意外條件情 況下的二級泄壓裝置，如圖6(a)所示。安全閥出口側串聯(lián)爆破片。爆破片可免受壓力以及 溫度的長期作

28、用產生疲勞，如圖6(b)所示。安全閥入口側串聯(lián)爆破片?？杀Ｗo安全閥免受腐蝕、 堵塞、凍結，避免罐內介質在爆破片產生作用后的損失，如圖6(c)所示。(4)小)圖6安全閥和爆破片的合方式Fig (4)小)圖6安全閥和爆破片的合方式Fig hol wdrly 口dw and mplurt disc4. 3. 2氫安全對于儲氫容器，由于氫的一些獨特性質，除壓力安全外 還要考慮易燃易爆及氫脆問題。氫氣在空氣中的爆炸極限是 4. 0%75. 6%(體積濃度)，范圍極大，極易發(fā)生爆炸，且 氫氣分子極小，易發(fā)生泄露。對于錳鋼、鎳鋼等，由于長期 暴露在氫氣中，特別在高溫高壓環(huán)境下易發(fā)生氫脆而使強度 降低。5結論與展望至今，氫能的發(fā)展已到了一個關鍵時期，從過去的“未 來能源”，如今正一步步走向大規(guī)模應用，氫能城市也正在 規(guī)劃建設。就三種主流的儲氫方式而言，高壓儲氫技術較為成 熟，未來將朝著更高壓力、更輕質的方向發(fā)展，目前在燃料 電池車中已有應用；金屬氫化