摘要：隨著燃料電池汽車產業的發展，其上游氫能產業也得到了迅速的發展，但氫能產業目前還面臨著生產、運輸和供氫基礎設施缺乏等問題，其中氫氣的運輸在整個氫能供應鏈的經濟、能耗性能中占有很大比重。本文主要討論氫氣運輸的幾種方式及安全性，分析了影響運氫方式的選擇因素和未來發展趨勢。

　　加氫站按制氫地點可分為外供氫加氫站和站內制氫加氫站，而對于外供氫加氫站，氫氣的運輸是重要的一環，目前主要有高壓氣體運輸、液態氫氣運輸和管道運輸等方式。

　　目前國內多采用高壓氣態運輸，國外液態運輸略多

　　(1)高壓氫氣運輸以長管拖車為主、結合集裝格小范圍補充。高壓氫氣運輸分為集裝格和長管拖車兩類，其中，集裝格由多個40L的、壓力為15Mpa的高壓儲氫鋼瓶組成，運輸較為靈活，適用于需求量小的加氫站;長管拖車結構為車頭部分和拖車部分，前者提供動力，后者主要提供存儲空間，由9個壓力為20Mpa、長約10m的高壓儲氫鋼瓶組成，可充裝約3500Nm3氫氣，且拖車在到達加氫站后車頭和拖車可分離，運輸技術成熟、規范較完善，國內的加氫站目前多采用此類方式運輸。

　　(2)液氫槽罐車氫氣容量高，國外較多采用該類運輸方式。液氫的體積能量密度為8. 5 MJ·L-1，是15Mpa壓力下氫氣的6.5倍。液氫槽罐車運輸是將氫氣深度冷凍至21K液化，再裝入隔溫的槽罐車中運輸，目前商用的槽罐車容量約為65 m3，可容納4000kg氫氣。國外加氫站使用該類運輸略多于高壓氣態長管拖車運輸。

　　(3)國外氣態管道應用相對較多，液態管道運輸技術要求較高。管道運輸分為氣態管道運輸和液態管道運輸兩類。氣態管道直徑約0.25～0.3m、壓力范圍為1~3Mpa，每小時流量約310~8900kg氫氣，目前該類管道總長度已超過16000km，主要分布在美國、加拿大和歐洲等地，其投資成本較天然氣管道高50~80%，其中大部分的成本用于搜尋合適的地質環境來布局管道線路;液態管道采用真空夾套絕熱技術，由內層和外層兩個等截面同心套管構成，且兩個管套中間抽成真空狀態，防止內管內液氫的溫度擴散。

　　(4)氫氣在鐵路和輪船上的運輸，需依托液氫技術，目前僅國外少量應用。其中深冷鐵路槽車長距離運輸液氫輸氣量大、又相對經濟，儲氣裝置常采用水平放置的圓筒形杜瓦槽罐，存貯液氫容量可達100m3，部分特殊的擴容鐵路槽車容量可達120~200 m3，目前僅在國外有非常少量的氫氣鐵路運輸路線。

　　表1 氫氣運輸方式適用性及優缺點對比

　　(資料來源：《加氫站氫氣運輸方案比選》)

　　運氫方式存在安全隱患，可通過適當方式降低風險

　　目前的技術條件下，不同的運氫方式均有一定程度的危險性。高壓運輸方式具有易爆的危險性，、液氫運輸方式在熱量丟失后，會氣化使容器內壓力越來越高，形成易爆的危險特征、管道運輸的輸氫管長期處于高壓下，易產生氫脆現象，使管道斷裂產生泄露。

　　(1)高壓氣體運輸方式存在一定的危險性，但能通過適當的方式降低風險。在高壓運輸方式中，目前美國已出臺了相應的標準設計，如長管拖車需符合DOT-3AA/3AAX壓縮氣體運輸標準，使其安全系數達到2.48、出臺的E-8009標準，限定了儲氫材料的鋼材成分以及可承受的壓力等;我國上海則通過控制運氫外部溫度和時間段來提高運氫的安全性，如當戶外氣溫大于30℃，僅能在夜間運輸。高壓氣體運輸方式存在一定的危險性，但能通過適當的方式降低風險。

　　(2)液氫運輸安裝卸壓閥調節內部壓力，無明火狀態不構成危險。由于液氫運輸的儲氫裝置不能完全的隔熱，會造成液氫蒸發使裝置內壓力增大，但可在裝置上安裝卸壓閥，調節裝置內部壓力，且氫氣排出后擴散迅速，在戶外無明火狀態不會構成危險。

　　(3)管道運輸的輸氫管材料選用鋁制復合材料，防止氫脆發生。管道使用的高強度鋼如錳鋼、鎳鋼等，若長期處于高壓氫氣的環境下，內部分子易受氫氣分子入侵，使強度變低，但鋁結構受此類影響較小，可采用鋁制合金作為內層材料，降低氫脆現象。

　　工業基礎和規?；潭扔绊懙貐^輸氫方式

　　影響地區運氫方式的主要因素主要有工業基礎和燃料電池汽車的規?；潭?。工業基礎方面，主要考慮當地的配套工業，如是否有氫氣液化廠、管道等;燃料電池規?；矫妫S著燃料電池汽車的數量增多，需要的氫氣量也隨之增多，當燃料電池汽車的規模在萬輛或十萬輛時，每天需要的氫氣量為30噸或300噸，此時如都采用高壓氫氣運輸方式，則會造成運輸車輛的調配困難，需適時的增加液氫運輸車輛，且液氫運輸具有一定的規模效應，運氫成本在可接受范圍;當燃料電池汽車規模繼續擴大時，輸氫管道的規模化效應得到發揮，是更合適的輸氫方式。

　　因此，在目前千輛級燃料電池汽車規模條件下，高壓氣體運氫方式是較為簡單且經濟的方式;當車輛到達萬輛級規模時，采用液氫運輸方式性價比更高，而當車輛大規模商業化后，以管道輸送為主，其他方式為輔的方式更為合理。

　　結語

　　氫氣的運輸在整個氫能供應鏈的經濟、能耗和排放性能中占有很大比重;目前運氫方式主要有高壓氣體運輸、液態氫氣運輸和管道運輸等方式，其中國內多采用高壓氣態運輸，國外液態運輸略多，而管道非常少;運氫方式存在安全隱患，可通過適當方式降低風險;工業基礎和規?；潭扔绊懙貐^輸氫方式。