氫氣作為可持續的清潔能源，被認為是傳統化石燃料的理想替代品之一，在能源、交通、工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，有著(zhù)巨大的市場(chǎng)潛力。氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要包括氫氣的制取、儲運和應用，其中安全高效的氫氣儲運，是氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節。目前，現有和主要研究的儲氫方式有高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫和以?xún)洳牧蠟榻橘|(zhì)的其他儲氫方式。

高壓氣態(tài)儲氫

高壓氣態(tài)儲氫是指通過(guò)增壓將氫氣壓縮在儲氫容器中，以此來(lái)提高氫氣的容量，滿(mǎn)足日常的使用。高壓氣態(tài)儲氫容器主要分為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內膽纖維纏繞瓶（II型）、鋁內膽纖維纏繞瓶（III型）、塑料內膽纖維纏繞瓶（IV型）。這4種類(lèi)型各有優(yōu)缺點(diǎn)（如下圖所示），被廣泛應用于移動(dòng)式氫氣運輸、固定式儲氫和車(chē)載儲氫。

高壓氣態(tài)儲氫容器

氫氣運輸過(guò)程中，目前應用較為廣泛的兩種方式，就是氫氣鋼瓶和氫氣管束車(chē)，前者氫氣容量較小，每個(gè)鋼瓶的容量在10m3以?xún)?，而后者氫氣容量高達7000m3，兩者壓力均在20MPa及以下。對于車(chē)載儲氫容器，其工作壓力一般在35~70 MPa，因此加氫站的高壓儲存容器最高儲氣壓力多為40~75 MPa，主要使用大直徑儲氫長(cháng)管或鋼帶錯饒式儲氫罐。

氫氣鋼瓶

氫氣管束車(chē)

高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)難度低、成本低、能耗低，是目前發(fā)展最成熟的儲氫技術(shù)，對于當前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的匹配度較高，國內外均廣泛運用。但其致命的缺點(diǎn)在于體積比容量太低，儲氫量少，長(cháng)距離運輸成本較高，安全性能相對較差。

低溫液態(tài)儲氫

低溫液態(tài)儲氫主要是指將H2在低溫（-252℃）條件下進(jìn)行液化處理，儲存在特制的絕熱真空容器中。常溫、常壓下液氫的密度為氣態(tài)氫的845倍，液氫的體積能量密度比壓縮氣態(tài)高好幾倍，因此同一體積的儲氫容器，以液態(tài)方式儲氫，其容量大幅度提高。與氣態(tài)儲氫相比，液態(tài)儲氫的優(yōu)勢十分明顯，具體表現在遠距離運輸成本低、儲氫密度大及能量密度高等方面。

液氫儲罐

氫氣降溫液化所需消耗的能量是液氫本身所具有燃燒熱的1/3，再加上儲氫過(guò)程中可能會(huì )有漏熱蒸發(fā)、H2自然揮發(fā)等情況發(fā)生，因此耗能非常大，并且對于容器密封性也提出了十分嚴格的要求，想要實(shí)現大規模的工業(yè)化應用，其難度和成本相對較高。

液氫槽車(chē)

液態(tài)氫氣儲存容器主要為液氫儲罐，該類(lèi)儲存容器的熱絕緣性良好，通常采用真空絕熱形式。對于固定式儲氫罐而言，其形狀相對較多，通常包括圓柱形和球形。目前，國外大多采用液氫運輸，運輸方式已較為成熟，但國內由于暫時(shí)缺乏液氫相關(guān)的技術(shù)標準和政策規范，目前尚未采用氫氣液態(tài)方式進(jìn)行儲存運輸（除航天航空領(lǐng)域）。

其他儲氫方式

儲氫材料是指在一定的溫度和壓力下，可以與氫氣發(fā)生反應，并且能可逆地吸收和釋放氫氣的一種材料，主要分為物理吸附材料和化學(xué)儲氫材料。物理吸附材料又可分為金屬有機框架和碳材料，化學(xué)儲氫材料又可分為金屬氫化物和非金屬氫化物。

化學(xué)儲氫材料

其中，金屬-合金儲氫材料是研究較早的一類(lèi)固體儲氫材料，不僅具有超強的儲氫性能，還同時(shí)具有操作安全、清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。尤其是金屬鎂，其儲氫量可高達到7.6％(w)。在鈦系儲氫材料（Ti-Fe，TiZr，Ti-Cr，Ti-Mn）中，研究較多的是Ti-Fe合金，理論儲氫量1.86%(w)。當今全世界主要研究的是，鎂系儲氫材料、稀土系儲氫材料、鈦系儲氫材料等。儲氫材料的優(yōu)勢在于安全，但從技術(shù)應用現狀來(lái)看，仍存在儲氫密度不高、放氫難度大、放氫時(shí)間長(cháng)、成本高等問(wèn)題。

材料儲氫原理

在儲氫領(lǐng)域，高壓氣態(tài)儲氫是目前最成熟、成本最低的儲氫方式，也是現階段最為廣泛應用的儲氫技術(shù)。低溫液態(tài)儲氫和以?xún)洳牧蠟榻橘|(zhì)的儲氫方式在儲氫密度、儲氫量、安全性方面都高于氣態(tài)儲氫。

但目前液態(tài)儲氫技術(shù)受制于成本、能耗等問(wèn)題，無(wú)法規?；瘧?，預計在氫能產(chǎn)業(yè)規模擴大、配套設備和技術(shù)提升之后未來(lái)可期。而儲氫材料由于技術(shù)的復雜性、成本高等問(wèn)題，目前尚停留在試驗和小規模示范階段。未來(lái)，儲氫材料的技術(shù)突破對于氫能的儲運及大規模的應用都起著(zhù)巨大的推動(dòng)作用。