Die Speicherung und der Transport von flüssigem Wasserstoff sind die Grundlage für eine sichere, effiziente, großflächige und kostengünstige Anwendung von flüssigem Wasserstoff und auch der Schlüssel zur Lösung der Anwendungsroute der Wasserstofftechnologie.
Die Lagerung und der Transport von flüssigem Wasserstoff lassen sich in zwei Arten unterteilen: Containerlagerung und Pipelinetransport. Als Lagerstrukturen werden üblicherweise Kugeltanks und Zylindertanks für die Lagerung und den Transport von Containern verwendet. Für den Transport kommen Flüssigwasserstoffanhänger, Flüssigwasserstoff-Kesselwagen und Flüssigwasserstoff-Tankschiffe zum Einsatz.
Neben der Berücksichtigung von Stößen, Vibrationen und anderen Faktoren, die beim herkömmlichen Flüssigkeitstransport eine Rolle spielen, müssen bei der Lagerung und dem Transport von Behältern aufgrund des niedrigen Siedepunkts von flüssigem Wasserstoff (20,3 K), der geringen Verdampfungswärme und der leichten Verdampfungseigenschaften strenge technische Maßnahmen zur Reduzierung von Wärmeverlusten ergriffen werden oder es muss eine zerstörungsfreie Lagerung und ein zerstörungsfreier Transport erfolgen, um den Verdampfungsgrad des flüssigen Wasserstoffs auf ein Minimum oder Null zu reduzieren, da sonst ein Druckanstieg im Tank auftritt, was zu Überdruckgefahr oder Blowout-Verlusten führt. Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, werden bei der Lagerung und dem Transport von flüssigem Wasserstoff aus technischer Sicht hauptsächlich passive adiabatische Technologien zur Reduzierung der Wärmeleitung und darauf aufbauende aktive Kühltechnologien zur Reduzierung von Wärmeverlusten oder zur Schaffung zusätzlicher Kühlkapazität eingesetzt.
Aufgrund der physikalischen und chemischen Eigenschaften von flüssigem Wasserstoff selbst bietet seine Speicher- und Transportmethode viele Vorteile gegenüber der in China weit verbreiteten Hochdruck-Gasspeicherung von Wasserstoff. Aufgrund des relativ komplexen Produktionsprozesses gibt es jedoch auch einige Nachteile.
Großes Lagergewichtsverhältnis, bequeme Lagerung und Transport und Fahrzeug
Im Vergleich zur Speicherung von gasförmigem Wasserstoff liegt der größte Vorteil von flüssigem Wasserstoff in seiner hohen Dichte. Die Dichte von flüssigem Wasserstoff beträgt 70,8 kg/m³ und ist damit 5-, 3- bzw. 1,8-mal höher als die von Hochdruckwasserstoff (20, 35 bzw. 70 MPa). Daher eignet sich flüssiger Wasserstoff besser für die großtechnische Speicherung und den Transport von Wasserstoff und kann so die Probleme der Wasserstoffenergiespeicherung und des Wasserstofftransports lösen.
Niedriger Speicherdruck, einfache Gewährleistung der Sicherheit
Die Lagerung von flüssigem Wasserstoff erfolgt auf der Grundlage einer Isolierung, um die Stabilität des Behälters zu gewährleisten. Der Druck bei der täglichen Lagerung und beim Transport ist niedrig (normalerweise unter 1 MPa) und damit viel niedriger als bei der Lagerung und beim Transport von Hochdruckgas und Wasserstoff, wodurch die Sicherheit im täglichen Betriebsablauf leichter gewährleistet werden kann. In Kombination mit den Eigenschaften eines großen Gewichtsverhältnisses bei der Lagerung von flüssigem Wasserstoff werden bei der zukünftigen großflächigen Förderung von Wasserstoffenergie die Lagerung und der Transport von flüssigem Wasserstoff (wie z. B. Flüssigwasserstoff-Hydrierstationen) ein sichereres Betriebssystem in städtischen Gebieten mit hoher Gebäudedichte, hoher Bevölkerungsdichte und hohen Grundstückspreisen bieten. Das Gesamtsystem wird eine kleinere Fläche abdecken und geringere Anfangsinvestitions- und Betriebskosten erfordern.
Hohe Reinheit der Verdampfung, erfüllt die Anforderungen des Terminals
Der weltweite jährliche Verbrauch von hochreinem und ultrareinem Wasserstoff ist enorm, insbesondere in der Elektronikindustrie (z. B. Halbleiter, Elektrovakuummaterialien, Siliziumwafer, Glasfaserherstellung usw.) und im Brennstoffzellenbereich, wo der Verbrauch von hochreinem und ultrareinem Wasserstoff besonders hoch ist. Derzeit erfüllt die Qualität vieler industrieller Wasserstoffe nicht die strengen Reinheitsanforderungen einiger Endverbraucher. Die Reinheit von Wasserstoff nach der Verdampfung von flüssigem Wasserstoff kann jedoch diesen Anforderungen entsprechen.
Verflüssigungsanlage erfordert hohe Investitionen und relativ hohen Energieverbrauch
Aufgrund der Verzögerung bei der Entwicklung wichtiger Geräte und Technologien wie Coldboxen zur Wasserstoffverflüssigung wurden alle Wasserstoffverflüssigungsanlagen in der heimischen Luft- und Raumfahrt vor September 2021 von ausländischen Unternehmen monopolisiert. Großtechnische Kernanlagen zur Wasserstoffverflüssigung unterliegen einschlägigen Außenhandelsrichtlinien (wie den Export Administration Regulations des US-Handelsministeriums), die den Export von Geräten beschränken und den technischen Austausch verbieten. Dies führt zu hohen Anfangsinvestitionen in die Ausrüstung einer Wasserstoffverflüssigungsanlage. In Verbindung mit der geringen Inlandsnachfrage nach flüssigem Wasserstoff für den zivilen Einsatz ist der Anwendungsbereich unzureichend und die Kapazität steigt nur langsam. Infolgedessen ist der Energieverbrauch pro Einheit zur Produktion von flüssigem Wasserstoff höher als der von gasförmigem Hochdruckwasserstoff.
Bei der Lagerung und dem Transport von flüssigem Wasserstoff kommt es zu Verdampfungsverlusten
Bei der Speicherung und dem Transport von flüssigem Wasserstoff wird die durch Wärmeverluste verursachte Wasserstoffverdampfung derzeit grundsätzlich durch Entlüftung ausgeglichen, was zu einem gewissen Verdampfungsverlust führt. Bei der zukünftigen Speicherung und dem Transport von Wasserstoffenergie sollten zusätzliche Maßnahmen zur Rückgewinnung des teilweise verdampften Wasserstoffgases ergriffen werden, um das Problem der Nutzungsminderung durch die direkte Entlüftung zu lösen.
HL Kryotechnik
HL Cryogenic Equipment wurde 1992 gegründet und ist eine Marke der HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment hat sich der Entwicklung und Herstellung von hochvakuumisolierten kryogenen Rohrleitungssystemen und zugehöriger Unterstützungsausrüstung verschrieben, um den unterschiedlichen Kundenanforderungen gerecht zu werden. Die vakuumisolierten Rohre und flexiblen Schläuche bestehen aus Hochvakuum und mehrschichtigen, speziell isolierten Materialien und durchlaufen eine Reihe strenger technischer Verfahren und Hochvakuumbehandlungen. Sie dienen zum Transport von flüssigem Sauerstoff, flüssigem Stickstoff, flüssigem Argon, flüssigem Wasserstoff, flüssigem Helium, verflüssigtem Ethylengas (LEG) und verflüssigtem Erdgas (LNG).
Veröffentlichungszeit: 24. November 2022