我國(guó)早就關(guān)注液氫儲(chǔ)存[13~16]。液氫通常儲(chǔ)存在絕熱的密封儲(chǔ)罐內(nèi)。儲(chǔ)罐分為大型站用儲(chǔ)罐，中型運(yùn)輸儲(chǔ)罐和車用儲(chǔ)罐。

(1)大型站用儲(chǔ)罐

大型站用儲(chǔ)罐基本構(gòu)建圖見圖19-10。實(shí)際使用中，儲(chǔ)罐的外形可以是球形，也可以是柱形。

圖19-10大型站用儲(chǔ)罐基本構(gòu)建圖

美國(guó)DOE在內(nèi)華達(dá)州的航天試驗(yàn)基地建有一個(gè)1893m3的大型液氫球罐；法國(guó)圭亞那火箭發(fā)射場(chǎng)使用5個(gè)360m3的臥式可移動(dòng)液氫儲(chǔ)罐，由美國(guó)char生產(chǎn)；俄羅斯JSC生產(chǎn)多種規(guī)格的儲(chǔ)罐1400m3(球罐)和250m3(臥式儲(chǔ)罐)，并向中國(guó)出口國(guó)100m3運(yùn)輸車。

(2)中型運(yùn)輸儲(chǔ)罐

運(yùn)輸用液氫儲(chǔ)罐與固定式大型站用儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)類似。

我國(guó)已經(jīng)可以制造300m3可移動(dòng)式液氫儲(chǔ)罐[17]，由張家港中集圣達(dá)因低溫裝備有限公司制造，一次可儲(chǔ)運(yùn)氫氣20余噸。中國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的大型臥式可移動(dòng)液氫儲(chǔ)罐集中在海南文昌火箭發(fā)射場(chǎng)及配套液氫工廠，有5個(gè)300m3液氫罐為中集圣達(dá)因生產(chǎn)，還有2個(gè)300m3和1個(gè)120m3分別為南京航天晨光和四川空分集團(tuán)提供。

(3)車用液氫儲(chǔ)罐

車用液氫儲(chǔ)罐不僅僅由儲(chǔ)存液氫的功能，同時(shí)具備將液氫氣化，為車輛提供氫氣的功能，因此結(jié)構(gòu)要比單純儲(chǔ)存液氫的儲(chǔ)罐要復(fù)雜得多。

典型的車用液氫儲(chǔ)罐見圖19-11

圖19-11車用液氫儲(chǔ)罐圖

液氫運(yùn)輸

(1)利用液氫儲(chǔ)罐運(yùn)輸

液氫生產(chǎn)廠至用戶較遠(yuǎn)時(shí)，一般可以把液氫裝在專用低溫絕熱罐內(nèi)，再將液氫儲(chǔ)罐放在卡車、機(jī)車或船舶上運(yùn)輸。

利用低溫鐵路槽車長(zhǎng)距離運(yùn)輸液氫是一種既能滿足較大地輸氫量又是比較快速、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)氫方法。這種鐵路槽車常用水平放置的囻筒形低溫絕熱槽懽，其儲(chǔ)存液氫的容量可以達(dá)到100m3。特殊大容量的鐵路槽車甚至可運(yùn)輸120~200m3的液氫。圖19-12是液氫低溫汽車槽罐車。

圖19-12液氫低溫汽車槽罐車

在美國(guó)，NASA還建造有輸送液氫用的大型駁船。駁船上裝載有容量很大的儲(chǔ)存液氫的容器。這種駁船可以把液氫通過海路從路易斯安娜州運(yùn)送到佛羅里達(dá)州的肯尼迪空間發(fā)射中心。駁船上的低溫絕熱罐的液氫儲(chǔ)存容量可達(dá)1000m3左右。

顯然，這種大容量液氫的海上運(yùn)輸要比陸上的鐵路或高速公路上運(yùn)輸來得經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也更加安全。圖19-13展示輸送液氫的大重駁。

圖19-13輸送液氫的大型船只

日本軍工企業(yè)川崎重工利用在LNG船的設(shè)計(jì)和建造的豐富經(jīng)驗(yàn)，以此為基礎(chǔ)，研發(fā)液化氫儲(chǔ)存系統(tǒng)，計(jì)劃建造兩艘裝載量為2500m3的液氫運(yùn)輸船，其運(yùn)輸量可供3.5萬輛燃料電池車使用1年。2500m3液氫運(yùn)輸船采用兩個(gè)1250m3的真空絕熱C型獨(dú)立液貨艙，并將氫罐的蒸發(fā)率控制在0.09%左右。到2030年擴(kuò)大業(yè)努規(guī)模時(shí)，該公司將舉拓展規(guī)模，擬建造2艘16萬立方米規(guī)模的運(yùn)輸船，采用B型獨(dú)立液貨艙。

(2)液氫的管道輸送

液氫一般采用車船或船舶運(yùn)輸也可用專門的液氫管道輸送，由于液氫是一種低溫(-250°℃)的液體，其儲(chǔ)存的容器及輸液管道都需有高度的絕熱性能絕熱構(gòu)造并會(huì)有一定的冷量損耗，因此管道容器的絕熱結(jié)構(gòu)就比較復(fù)雜。液氫管道一般只適用于短距離輸送。目前，液氫輸送管道主要用在火箭發(fā)射場(chǎng)內(nèi)。

在空間飛行器發(fā)射場(chǎng)內(nèi)，常需從液氫生產(chǎn)場(chǎng)所或大型儲(chǔ)氫容器罐輸液氫給發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)就必須借助于液氫管道來進(jìn)行輸配。這里介紹的是美國(guó)肯尼迪航天中心用于輸送液氫的真空多層絕熱管路。美國(guó)航天飛機(jī)液氫加注量1432m3。液氫由液氫庫輸送到400m外的發(fā)射點(diǎn)39A發(fā)射場(chǎng)的254mm真空多層絕熱管路，其技術(shù)特性如下:反射屏鋁箔厚度0.00001mm、20層，隔熱材料為玻璃纖維紙，厚度0.00016mm。管路分段制造，每節(jié)管段長(zhǎng)13.7m，在現(xiàn)場(chǎng)以焊接連接。每節(jié)管段夾層中裝有5A分子篩吸附劑和氧化鈀吸氫劑，單位真空夾層容積的5A分子篩量為4.33g/L。管路設(shè)計(jì)使用壽命為5年，在此期間內(nèi)，輸送液氫時(shí)的夾層真空度優(yōu)于133×10-4Pa。39B發(fā)射場(chǎng)的254mm真空多層絕熱液氫管路結(jié)構(gòu)及技術(shù)特性與39A發(fā)射場(chǎng)的基本相同，其不同點(diǎn)是:反射屏材料為鍍鋁聚酯薄膜，厚度0.00001mm；真空夾層中裝填的吸附劑是活性炭，單位夾層容積裝入4116g/L；未采用一氧化鈀吸氫劑。在液氫溫度下，壓力為133×10-4Pa，5A分子篩對(duì)氫(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的吸附容量可達(dá)160cm3/g以上，而活性炭可達(dá)200cm3/g。

影響夾層真空度的主要因素是殘留的氦氣、氖氣。為此，在夾層抽真空過程中用干燥氮?dú)舛啻未迪粗脫Q。分析表明，夾層殘留氣體中主要是氫，其最高含量可達(dá)95%，其次為N2，O2，H2O，CO2，He。5A分子篩在低溫低壓下對(duì)水仍有極強(qiáng)的吸附能力，所以采用5A分子篩作為吸附劑以吸附氧化鈀吸氫后放出的水。5A分子篩吸水量超過2%時(shí)，其吸附能力將明顯下降。

我國(guó)科技工作者[18討論了液氫在長(zhǎng)距離管道輸送中存在著最佳流速，并分析了實(shí)際液氫輸送過程中的輸送狀態(tài)。一批中國(guó)文獻(xiàn)[19-25]從20世紀(jì)80年代到現(xiàn)在不斷探討液氫管道的數(shù)學(xué)模擬、設(shè)計(jì)、冷卻等?？梢娢覈?guó)對(duì)液氫管道的關(guān)注度甚高。與我國(guó)液氫同行交流，得知我國(guó)也有類似用途的液氫管道，不過尚沒有公開文獻(xiàn)報(bào)道。

液氫加注系統(tǒng)

液氫儲(chǔ)氫型加氫站是目前美國(guó)、歐洲和日本主要采用的加氫站模式。

普遍做法是液氫用罐車運(yùn)輸至加氫站轉(zhuǎn)注至站內(nèi)儲(chǔ)懽，但轉(zhuǎn)注過程中存在約10%的汽化損失；也有將液氫罐車放置在加氫站內(nèi)直接利用的做法。

加注的方法:包括使用汽化器汽化后再壓縮機(jī)加壓后加注(卡克拉門托采用)；使用液氫泵加壓后汽化，不使用壓縮機(jī)而直接加注(芝加哥等地采用)；或是利用液氫儲(chǔ)罐和車載氫罐之間的壓差或液氫泵壓送得方法直接加注液氫。

在氫醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面，可以考慮采用鋼瓶氫氣提供給大型醫(yī)院使用，小瓶裝的可以提供給家庭物理富氫水杯使用，就是把氫氣注入富氫水杯、富氫水機(jī)產(chǎn)生氫水，當(dāng)然也可添加裝置直接給運(yùn)動(dòng)員、登山人員補(bǔ)充氫氣。