摘要：氢具有零污染特点，有望在石油时代末期成为一种主要的二次能源。氢能技术的发展，已在航天技术中得到了成功的应用。但氢是一种危险，易燃易爆的气体，在使用中必须保证安全，因此，一种安全、高能量密度（包括体积能量密度和重量能量密度）、低成本、使用寿命长的氢储、输技术的应用需求已越来越迫切。
　　关键词：氢 液化；储氢；高压
　　中图分类号：TQ05文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）08-0117-01
　　
　　1金属氢化物储氢
　　用来储氢的金属大多是由多种元素构成的合金，目前世界上研究成功的合金大致分为：①稀土镧镍，每公斤镧镍合金可储氢153L；②铁钛合金，储氢量大，价格低，在常温常压下释放氢；③镁系合金，是吸氢量最大的元素，但需要在287℃条件下才能释放氢，吸收氢十分缓慢；④钒、铌、铅等多元素系，这些金属本身是稀贵金属，因此只适用于某些特殊场合。与其它储氢方式相比，金属氢化物储氢具有压力平稳，充氢简单、方便、安全等优点，单位体积贮氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍。该储氢方式存在的问题为在大规模应用中如何提高储氢材料的储氢量和降低材料成本，节约贵重金属。国际能源机构确定的未来新型储素材料的标准为储氢量应大于5Wt％，并且能在温和条件下吸放氢。根据这一标准，目前的储氢合金大多尚不能满足这一性能要求。
　　2液化储氢
　　将氢气冷却到-253℃时氢气即可液化。液氢储存方式的质量能量密度最大，是一种轻巧紧凑的方式。但氢气液化成本高，能量损失大，且存在蒸发损失。液氢贮存工艺首先用于宇航中，但需要极好的绝热装置来隔热，才能防止液态氢不会沸腾汽化，导致液体贮存箱非常庞大。
　　3吸附储氢
　　C.CarPetis和W.Peschka是首先提出在低温条件下氢气能够在活性炭中吸附储存的两位学者。他们提出可以考虑将低温吸附剂运用到大型氢气储存中，并研究得到了在温度为-195℃和-208℃，压力为0~4.15MPa时，氢在多种活性炭上的吸附等温线：压力为4.2MPa时，氢气在活性炭上的吸附容量分别可以达到 6.8wt％和 8.2wt％在果等温膨胀到0.2MPa，则吸附容量为4.2wt％和5.2wt％。在一个最近的研究中，Hynek在27℃和-83℃条件下测试了一系列吸附剂，如活性炭、碳黑、碳气凝胶等。测试结果为：在0~20MPa压力范围内，随着压力的增大，吸附剂的储氢量只有少量的增加。目前吸附储氢材料研究的热点是碳纳米材料。由于碳纳米材料中独特的晶格排列結构，其储氢数量大大的高过了传统的吸附储氢材料。碳纳米管产生一些带有斜口形状的层板，层间距为0.337um，而分子氢气的动力学直径为0.289um，所以碳纳米管能用来吸附氢气。另外，由于这些层板之间的氢的结合是不牢固的，压力降低时能够通过膨胀来释放氢气。1998年，清华大学开始了储氢材料领域的研究，试验发现：在常温下，碳纳米管吸氢速度很快，可在3~4h内完成，放氢可以在0.5~1h内就可完成，储氢能力达到了9.9Wt%，但是碳纳米管用作商业储氢材料还有一段距离。
　　4金属内胆复合容器氢气渗透问题
　　将压缩储氢方式和吸附储氢方式相结合，充分利用各自的优点，制造全复合材料容器，可比较好的解决上述问题。夹层板具有重量轻、刚性好、强度高的优点，利用夹层板来作为复合容器的内胆，可以提高容器的强度，减少纤维缠绕量，降低系统重量，提高重量能量密度。同时因为复合材料的高耐腐蚀能力和抗疲劳性能，利用夹层板来作为复合容器的内胆，大大提高了复合容器的使用寿命。碳凝胶是一种类似泡沫塑料的物质，特点是具有超细孔，大表面积，并且有一个固态的基体。这种材料具有纳米晶体结构，试验表明，在8.3MPa的条件下，其储氢量可达3.7wt％。在夹层板的芯板中充填进这种吸附材料，容器内部氢气被压缩到碳凝胶的微孔中，由气态变为固态，大幅度降低了夹层板外表板处的氢气压力。此时在夹层板外表板处采取常规密封措施就可防止高压氢气泄漏的发生。以夹层板为内胆的复合容器，其内胆的加工成本校金属内胆低，质量容易控制，成品率高，但咀部密封的难度较高。经计算，对于采用夹层板为内胆的复合容器，容积为50L，工作压力为80MPa时，容器质量为50kg。其质量能量密度和体积能量密度分别为：6.6wt％和65.6kg/m3，均满足美国能源部对储氢材料的标准。
　　5结语
　　压缩储氢方式是目前较为可行的储氢方法。通过改进复合容器的结构，提高氢气的压力，就能防止氢气渗漏，提高容器的使用寿命，提高系统的储氢量，使其能够满足实际使用的要求。
　　
　　参考文献：
　　
　　[1] 傅强.轻质高压储氢容器整体优化设计[D].杭州:浙江大学, 2004.