管道运输

氢气的运输成本占最终成本的30%以上，是制约氢能产业发展的瓶颈。管道运输的氢气输送能力大，能耗低，但管道建设成本约为63万美元/km。在管道运输发展初期，我们可以积极探索混合氢气的天然气运输，这也是大规模生产氢气的实际解决方案。据测算，如果输送距离为300公里，每100公里的管道氢气运输成本仅为0.5元/公斤。然而，管道氢气运输的成本在很大程度上受到需求侧的影响，在目前氢气加注站不普及且站点相对分散的情况下，管道氢气输送的成本优势并不明显。中国正在积极加强管道输氢技术的研发和建设。预计到2030年，将建成3000多公里的输氢线路，投资额将达到100亿；到2050年，中国将形成安全可靠的长距离高压输氢网络

掺氢天然气可以单独使用，也可以在氢气与天然气分离后直接使用，但有一些限制。首先，需要保护天然气消费者免受氢气的影响，这需要根据天然气用户的类型限制氢气混合物的最大比例。住宅炉与氢气之比的极限为30%，而燃气轮机的极限仅为2%。如果超过浓度限值，则必须增加氢气检测器，并且还必须更换或改进配套的加药系统，从而增加额外成本。其次，氢气用户也有高纯度要求。例如，在燃料电池的应用中，可以通过低温分离、变压吸附、膜分离、电化学分离等方法从气体混合物中提纯氢气

天然气与氢气的运输必须关注两个关键问题：

首先，氢脆和泄漏导致氢气泄漏。当氢气长期暴露时，钢管的机械财产和韧性降低，发生氢气泄漏的可能性增加。金属表面涂层可用于抑制钢管的氢脆，但现有的天然气管道需要开挖。向混合气体中添加抑制剂也可以防止管道材料吸收氢气。然而，与抑制剂相关的毒性和安全风险未知，可能需要额外的纯化步骤。

第二，氢气分离效率低，分离成本高。低温分离是基于氢气和其他气体的沸点不同的原理。它需要液化设备和高投资成本。在压力变化吸附中，吸附材料的选择性吸附特性用于仅让氢气通过吸附床。气体混合物中氢气的浓度越低，必须对气体混合物加压的压力就越大。吸附床越经常需要吸附和解吸，氢分离效率越低

膜分离过程基于选择性渗透原理，由膜两侧之间的压力差驱动。气体混合物中的氢浓度越低，电化学分离是基于该原理的化学分离方法，氢分子和其他气体分子具有不同的电财产和行为。它需要持续供电并增加成本

长管拖车和管束集装箱运输

高压氢气运输通常选用长管拖车和管束容器。它们通常由多个大气瓶组成，总体积为10~30m3，工作压力为15~35MPa，其牢固地附接到框架并且能够与半挂车的运输机构分离，被称为管状束容器。

长管拖车灵活方便，但单车的单次氢气运输能力仅为200~300 kg，仅占长管拖车总重量的1%~2%。目前，使用高压长管拖车运输100 km氢气的成本约为1.10美元/kg。Azuma等人开发的拖车的总运输距离达到1046km。没有出现气缸紧固件和管道连接松动、氢气泄漏和高温升高等故障。Lahnaui等人发现，在54 MPa的最大压力水平下，另一方面，在25和35 MPa的较低压力水平下，移动卡车的比例随着距离和氢气需求的增加而增加。如果行驶距离小于200公里，则运输氢气的卡车比例更高。Moreno Banco等人研究了在隔热拖车中运输冷（200 K）高压（87.5 MPa）氢气并直接从拖车中分配氢气的可能性。总运输成本降低了24%。这一巨大的成本优势将提高氢燃料汽车的效率

管束容器筒体内壁光洁度达到0.25m m，可用于输送纯氢气（纯度≥99.99%）、高纯度氢气（纯度≤99.999%）和超高纯度氢气，纯度≥99.999%。管式集装箱不仅可以用于燃料氢和一般工业，还可以用于电子工业，如超大规模集成电路恩里科控股有限公司有限公司宣布，其中集氢科技有限公司有限公司已成功向石家庄基地交付四个氢气集束集装箱，以参加北京冬奥会。本次交付的氢气束容器小车主体为7号无缝钢瓶，可装满4600立方米氢气。它是中国最大的运输氢气的集装箱式集装箱