根据观研报告网发布的《2022年中国氢能储运市场分析报告-市场竞争策略与发展动向前瞻》显示，氢能产业链整体可以分为氢能制取、氢能储运、氢能应用三大环节，其中储运环节是高效利用氢能的关键，是影响氢能向大规模方向发展的重要环节。氢能储运包括氢能储存和氢能运输两部分，氢能的储存方式决定了采用何种氢能运输方式。提高氢能储运效率，降低氢能储运成本，是氢能储运技术发展重点，并且氢能的储运具有较大难度。
氢能储运的难度
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储氢技术的关键在于提高氢气能量密度。美国能源部（DOE）要求，2020年国内车载氢能电池的氢气质量密度（即释放出的氢气质量与总质量之比）须达到4.5%，2025年达到5.5%，最终目标是6.5%；国际能源署（IEA）规定的未来新型储氢材料的储氢质量标准为5%。
2011年美国能源部对车载储氢系统的技术指标
| 技术指标 | 2025年 | 最终目标 |
| 体积储氢密度/（kg·m-3） | 40 | 70 |
| 质量储氢密度，% | 5.5 | 6.5 |
| 最低/最高工作温度/℃ | -40/85 | -40/85 |
| 吸氢时间/min | 3.3 | 2.5 |
| 使用寿命/次数 | 1500 | 1500 |
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我国氢能储存主要体现在加氢站的储存、在运输车的储存和燃料电池车的储存等场景，并且已经形成加氢站及车载氢系统、气液固储氢等相关标准。
储氢标准体系
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类型 |
文件/标准号 |
内容 |
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加氢站及车载氢系统技术标准 |
《加氢站安全技术规范》GB/T34584-2017 |
规定氢能车辆加氢站的氢气输送、站内制氢、氢气存储、压缩、加注以及安全与消防等方面的安全技术要求。本标准适用于采用各种供氢方法的氢能车辆加氢站，也适用于加氢加油、加氢加气、加氢充电合建站等两站合建或多站合建的加氢站。 |
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《燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件》GB/T26990-2011 |
2020年7月21日，车载储氢系统的两项国标修改后正式实施，将原范围中的工作压力不 |
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《燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法》GB/T29126-2012 |
2020年7月21日已开始实施。 |
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气态存储 |
固定式储氢容器技术标准 |
《固定式高压储氢用钢带错绕式容器》GB/T26466-2011 |
适用于同时满足以下条件的固定式高压储氢用钢带错绕式容器：1)设计压力大于或等于10MPa且小于100MPa；2)设计温度大于或等于-40℃且小于或等于80℃；内直径大于或等于300mm且小于或等于1500mm，设计压力(MPa)与内直径(mm)的乘积不大于75000。 |
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《加氢站用储氢装置安全技术要求》GB/T34583-2017 |
规定加氢站用气态氢储存装置的安全技术要求，加氢站中用于充装高压氢气且安全在固定位置的装置，包括储气罐储氢装置和无缝管式储气瓶储氢装置。适用于设计压力不大于100MPa，使用温度不低于-40℃且不高于 |
60℃，充装高压氢气的加氢站用固定式储气罐储氢装置和无缝管式储气瓶储氢装置。 |
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铝内胆碳纤维全缠绕气瓶（Ⅲ型瓶）技术标准 |
《车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》GB/T35544-2017 |
规定车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶的型式和参数、技术要求、试验方法、检验规定、标志、包装、运输和储存等要求。适用于设计制造公称工作压力不超过70MPa、公称容积不大于450L、贮存介质为压缩氢气、工作温度不低于-40℃且不高于85℃、固定在道路车辆上用作燃料箱的可重复充装气瓶。 |
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塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶（Ⅳ型瓶）技术标准 |
《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》T/CATSI02007-2020 |
规定了车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶（以下简称气瓶）的型式和参数、技术要求、运输和储存等要求。除对气瓶性能提出要求外，该标准还对气瓶建造过程提出了技术要求，如气瓶塑料内胆与氢气相容性评定方法、气瓶塑料内胆焊接工艺评定和无损检测方法、气瓶气密性氦泄漏检测方法、气瓶用密封件性能试验方法等。适用于设计制造公称工作压力不超过70MPa、公称容积不大于450L、贮存介质为压缩氢气、工作温度不低于-40℃且不高于85℃、固定在道路车辆上用作燃料箱的可重复充装气瓶。 |
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液态存储 |
液氢技术标准 |
《氢能汽车用燃料液氢》GB/T40045-2021 |
国家市场监管总局（国家标准化管理委员会）批准发布了《氢能汽车用燃料液氢》《液氢生产系统技术规范》和《液氢贮存和运输技术要求》三项国家标准，于2021年11月1日起实施。 |
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《液氢生产系统技术规范》GB/T40061-2021 |
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《液氢贮存和运输安全技术要求》GB∕T40060-2021 |
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固态存储 |
固态储氢技术标准 |
《可运输储氢装置—金属氢化物可逆吸附氢》ISO16111-2008 |
国内固态储氢技术标准缺失，国际标准有《可运输储氢装置—金属氢化物可逆吸附氢》。 |
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《通信用氢燃料电池固态氢源系统》YDB053-2010 |
2010年由北京有色金属研究总院和工业和信息产业化部电信研究院等单位联合编制。 |
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《燃料电池备用电源用金属氢化物储氢系统》GB/T33292-2016 |
2011年国家标准化管理委员会下达了《燃料电池备用电源用金属氢化物储氢系统》标准的制定计划，2017年7月1日实施。 |
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目前，我国主要储氢方式主要有气态储氢、液态储氢、固态储氢三种。其中，高压气态储氢技术比较成熟，是国内主推的储氢技术；有机物液体储氢技术具有很强的安全性和运输便利性，但该技术尚有较多技术难题；固态储氢应用在燃料电池汽车上优点十分明显，但同样技术尚未突破，长期来看发展潜力比较大。
我国3种主要储氢技术的优缺点及应用
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储氢技术 |
优点 |
缺点 |
目前主要应用 |
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气态储氢 |
高压气态储氢 |
技术成熟，结构简单，充放氢速度快，成本及能耗低 |
体积储氢密度低，安全性能较差 |
普通钢瓶，少量储存，轻质高压储氢罐，多用于氢燃料电池车 |
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液态储氢 |
低温液态储氢 |
储氢密度高、运输简单、安全性高 |
转化过程能耗较高、储氢装置要求较高、装置投入较大，经济性较低 |
主要用于航天工程领域，如火箭低温推进剂 |
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有机液态储氢 |
储氢量大、能量密度高、储存设备简单 |
成本高，能耗大，操作条件苛刻 |
还没用得到广泛应用 |
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固态储氢 |
物理吸附储氢 |
可利用的材料较多，选择多样性 |
常温或高温储氢性能差，储氢不牢固 |
实验研究阶段 |
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化学氢化物储氢 |
单位体积储氢密度大，能耗低，安全性好 |
温度要求较高，技术不成熟 |
实验研究阶段 |
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根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2019版）》资料，我国氢能储运将按照“低压到高压”“气态到多相态”的方向发展，由此逐步提高氢气储存和运输的能力。从氢能产业发展阶段来看，到氢能市场发展到中期（2030年），氢气需求半径将逐步提升，将以气态和低温液态为主；远期（2050年）来看，高密度、高安全储氢将成为现实，完备的氢能管网也将建成。
主要氢能储运方式的技术指标比较
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方式 |
运输工具 |
压力(MPa) |
载氢量(kg·车) |
体积储氢密度（kg/m³） |
质量储氢密度（wt%） |
成本（元/kg） |
能耗（kWh/kg） |
经济距离（km） |
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气态储氢 |
长管拖车 |
20 |
300-400 |
14.5 |
1.1 |
2.02 |
1.0-1.3 |
≤150 |
|
管道 |
1-4 |
- |
3.2 |
- |
0.3 |
0.2 |
≥500 |
|
|
低温液态储存 |
液氢槽罐车 |
0.6 |
7000 |
64 |
14 |
12.25 |
15 |
≥200 |
|
有机液态储氢 |
槽罐车 |
常压 |
2000 |
40-50 |
4 |
15 |
- |
≥200 |
|
固态储氢 |
货车 |
4 |
300-400 |
50 |
1.2 |
- |
10-13.3 |
≤150 |
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综上所述，根据中国氢能联盟相关资料，到 2025 年，我国氢能产业产值将达到1万亿元；到2050年，氢能在我国终端能源体系中占比超过10%，产业链年产值达到12万亿元，这将对氢能储运设备材料提出了大量市场需求。
并且，根据2018-2021年国家“氢能技术”重点专项指南汇总数据中可以发现，2021年储氢技术的研发项目占比大幅提升。由此可见，国家对氢能源储运发展重视程度不断提升，未来产业发展空间广阔。
数据来源：观研天下整理（WYD）
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