作为氢气从生产到利用过程中的桥梁，储氢技术贯穿产业链氢能端至燃料电池端，是控制氢气成本的重要环节。

氢气的储存方式是人们非常关心的问题。氢气能量密度高，是汽油的3倍；重量轻，11.2立方米的氢气重量只有1公斤；因为密度远远小于空气，所以非常容易散失；而且它还容易和很多物质发生化学反应，因此其在存储方面面临很多挑战。

目前常用的储氢技术主要包括物理储氢、化学储氢与其它储氢。不同的储氢方式应用场景不同，通常所说，物理储氢技术成熟，化学储氢更有前瞻性。从细分领域看，已经有11中储氢方式在不同的应用领域已经或者将要使用。目前技术上并不能说哪种技术是具备独占性优势的，很多技术在实验室和量产方面会存在较大差异，因此一些前沿技术需要经过时间和市场的双重考验。

一、物理储氢：技术最为成熟

物理储氢技术是指单纯地通过改变储氢条件提高氢气密度，以实现储氢的技术。该技术为纯物理过程，无需储氢介质，成本较低，且易放氢，氢气浓度较高。主要分为高压气态储氢与低温液化储氢。

1、高压气态储氢：发展最成熟、最常用的储氢技术

高压气态储氢技术是指在高压下，将氢气压缩，以高密度气态形式储存，具有成本较低、能耗低、易脱氢、工作条件较宽等特点，这是发展最成熟、最常用的储氢技术。但是它储量小、耗能大，需要耐压容器，存在氢气泄露与容器爆破等不安全因素。

该技术的储氢密度受压力影响较大，压力又受储罐材质限制。因此，目前研究热点在于储罐材质的改进。ZUTTEL等发现氢气质量密度随压力增加而增加，在30～40MPa时，增加较快，当压力大于70MPa时，变化很小。因此，储罐工作压力须在35～70MPa。故寻找轻质、耐高压的储氢罐成为了高压气态储氢的关键。

目前，高压气态储氢容器主要分为纯钢制金属瓶(I型)，钢制内胆纤维环向缠绕瓶(II型)，铝内胆纤维全缠绕瓶(III型)及塑料内胆纤维缠绕瓶(IV型)4个类型。其中III型瓶和IV型瓶具有重容比小、单位质量储氢密度高等优点，已广泛应用于氢燃料电池汽车。高压储氢瓶的工作压力一般为35~70兆帕，国内车载高压储氢系统主要采用35兆帕型III瓶，国外以70兆帕IV型瓶为主。

Ⅰ型（左）Ⅱ型（右）

Ⅲ型（左）Ⅳ型（右）

未来高压气态储氢如何达到轻量化、高压化、质量稳定、成本低的目标，还需不断探索。

2、低温液态储氢：或将在未来与高压气态储氢互补共存发展

低温液态储氢技术是利用氢气在高压、低温条件下液化，体积密度为气态时的倍的特点，实现高效储氢，其输送效率高于气态氢。

液氢储罐和储存系统结构图示

然而，为了保证低温、高压条件，不仅对储罐材质有要求，而且需要有配套的严格的绝热方案与冷却设备。因此，低温液化液态储氢的储罐容积一般较小，氢气质量密度为10%左右。目前，低温液态储氢技术还须解决以下几个问题：

1、为了提高保温效率，须增加保温层或保温设备，如何克服保温与储氢密度之间的矛盾。

2、如何减少储氢过程中，由于氢气气化所造成的1%左右的损失。

3、如何降低保温过程所耗费的相当于液氢质量能量30%的能量。

低温液态储氢技术主要应用于军事与航天领域，商业化研究与应用才刚刚开始，然而由于在大规模、长距离储运方面的优势，随着我国三项液氢国标正式实施以及储氢技术的不断进步与降本，低温液态储氢或将在未来与高压气态储氢互补共存发展。

二、化学储氢：未来前沿技术

化学储氢技术是利用储氢介质在一定条件下能与氢气反应生成稳定化合物，再通过改变条件实现放氢的技术，主要包括有机液体储氢、液氨储氢、配位氢化物储氢、无机物储氢与甲醇储氢。

1、有机液体储氢：在安全性、储氢密度、储运效率上极具优势

有机液体储氢技术基于不饱和液体有机物在催化剂作用下进行加氢反应，生成稳定化合物，当需要氢气时再进行脱氢反应。常用的不饱和液体有机物及其性能如表所示。

与常见的高压气态储氢、低温液态储氢相比，有机液态液体储氢具有以下特点：（1）反应过程可逆，储氢密度高；（2）氢载体储运安全方便，适合长距离运输；（3）可利用先有汽油输送管道、加油站等基础设施。

液体有机储氢技术目前处于从实验室向工业化生产过度阶段。液态有机物储氢未来能否成为氢气运输主流方式，取决于：（1）技术迭代速度能否快于其他储氢手段；（2）工业化和市场化速度能否快于低温液态储氢成本降低速度。

2、液氨储氢：在长距离氢能储运中有一定优势

氢与氮气在催化剂作用下合成液氨，以液氨形式储运。液氨在常压、约℃下分解放氢。利用途径如图所示：

相比于低温液态储氢技术要求的极低氢液化温度-℃，氨在一个大气压下的液化温度-33℃高得多，“氢-氨-氢”方式耗能、实现难度及运输难度相对更低。同时，液氨储氢中体积储氢密度比液氢高1.7倍，更远高于长管拖车式气态储氢技术。该技术在长距离氢能储运中有一定优势。然而，液氨储氢的也具有较多劣势。液氨具有较强腐蚀性与毒性，储运过程中对设备、人体、环境均有潜在危害风险；合成氨工艺在我国较为成熟，但过程转换中存在一定比例损耗；合成氨与氨分解的设备与终端产业设备仍有待集成。

3、甲醇储氢能量密度高

绿色甲醇能量密度高，是理想的液体能源储运方式。利用可再生能源发电制取绿氢，再和二氧化碳结合生成方便储运的绿色甲醇，是通向零碳排放的重要路径。”甲醇储氢技术是指将一氧化碳与氢气在一定条件下反应生成液体甲醇，作为氢能的载体进行利用。在河北张家口已建成一个小型的撬装示范站，就是利用甲醇在站内制氢，再给燃料电池车加氢用。

4、配位氢化物储氢安全性好

化学储氢因其在存储密度、能效及安全度性等方面颇具技术优势而备受

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