简述四种氢储运技术现状

氢气被视为实现碳中和目标的关键能源载体，但其储运技术的发展却面临着严峻挑战。目前，全球氢储运项目已超过250项，涵盖了纯氢管道、天然气管道掺氢、地下储氢和港口氢基础设施等多个领域。然而，安全高效地输送和存储氢气仍然是氢能全产业链成本中占比最高的环节，约占50%。因此，加快推动安全、经济、高效的氢能储运技术研发和示范，对氢能产业发展至关重要。

高压气态储氢是当前最成熟、应用最广泛的储氢技术。它通过压缩常温范围的气态氢，提高氢分子的聚集密度和压力，大幅减小储氢体积、增大单位体积储氢量。这种技术具有储氢设备结构简单、氢气压缩能耗较低、充放氢速度快、温度适应范围宽等优点。目前，中国已有较成熟的长管拖车、管束式集装箱的设计制造及使用经验，单车运氢量不超过500kg。然而，高压气态储氢也面临着储氢密度低、安全性较差等挑战。

低温液态储氢是另一种重要的储氢方式。通过将氢气液化后储存在低温绝热容器中，液氢的体积密度可达70.9kg/m3，是标况氢气密度的856倍，非常适合大规模、远距离氢能储运。然而，液化能耗高、长期存放易蒸发损失等问题限制了其广泛应用。目前，低温液态储氢技术在航空航天领域应用较成熟，民用方面主要应用于液氢储氢型加氢站和氢液化工厂。

有机液态储氢技术利用有机液体与氢的可逆反应实现储氢，可在常温常压下稳定储存，安全方便。它可以通过罐车、管道等传统石油基础设施进行运输和加注，对现有基础设施的调整较小。目前，有机液态储氢技术的应用场景包括氢的大宗储运、可再生能源储能、新型加氢站内有机物制氢等。2022年，中国船舶集团七一二所自主研制的中国首套120kw级氢气催化燃烧供热的有机液体供氢装置完成安装调试，标志着该技术取得了重要进展。

固态储氢技术通过物理吸附、化学吸附或形成氢化物储存氢气，具有单位体积储氢密度高、储氢压力相对较低、氢气纯度高、循环性能好等优势。目前，固态储氢技术的研究主要涉及储氢材料及设备、热管理等方面。稀土镍系、镁系、钛系、钒系及锆系是研究较多的金属氢化物储氢材料，但这些材料普遍存在常温下储氢能力低、多次循环后稳定性低且易于粉化、吸氢体积膨胀严重等问题。

面对这些挑战，各国和研究机构正在积极寻求突破。例如，德国马克斯普朗克智能研究所等团队开发出一种硼氢化镁框架，实现了在环境压力下密集堆积的氢稳定在小孔隙材料中。东南大学研究团队通过将氢以纳米级有序氢化物的形式均匀分散在稳定的玻璃壳中，显著提升了金属氢系统的性能。德国莱布尼茨催化研究所和中国哈尔滨工业大学的研究团队共同提出了一种基于甲酰胺的双重功能作用的氢储存和释放系统，表现出良好的稳定性和可重复性。

此外，地下储氢技术也取得了重要进展。澳大利亚国立大学研究团队采用在耗尽的碳氢化合物储藏库中注入含氢的天然气的技术，实现了84.3%的氢气回收率，表明该储存方式在技术上是可行的。

展望未来，液氢储运可能是中期较为现实的运氢降本路径。中金公司的研究预测，到2030年国内液氢产能有望达到37万吨/年，液氢储运设备的市场规模有望达到80亿元以上。液氢储运具有制造属性，国内产业化基础已经具备，规模效应降本较快。相比之下，气氢槽车不适合中长途运输，管道运氢依赖政府投资，天然气掺氢短期不具备经济性。

总的来说，氢储运技术正处于快速发展和创新阶段。随着技术的不断进步和成本的降低，氢气有望成为未来能源体系中的重要组成部分，为实现碳中和目标提供有力支撑。