近年来，由于各国政府认识到氢在能源转型中的作用，以及全球公司通过提供服务、产品、技术和项目来利用新兴市场机会，氢行业的兴趣和活动加速了。

　　尽管上游低碳氢生产基地(绿色和蓝色)的发展以及下游燃料电池技术和氢气工业用例的进步受到了很多关注，但储存和运输氢气所需的中游基础设施往往受到的关注较少。

　　发展价值链中这一关键环节对于确保氢作为工业原料、燃料和能源载体的全部潜力，弥合生产和消费之间的差距至关重要。氢的运输和储存存在广泛的解决方案。

　　本文深入研究了氢存储和分配技术的主题，研究了它们的用例，并重点介绍了该领域最近的商业活动。有关每种技术和相关商业活动的更深入探索，请参阅IDTechEx的新市场报告《氢经济2023-2033：生产、储存、分销、应用》。

　　对氢气储存和分配的需求

　　尽管氢具有令人印象深刻的重量能量密度，但氢的主要挑战之一是其储存和运输的复杂性。这源于其在环境条件下的极低密度导致的低体积能量密度。因此，必须进行显著压缩(100至700bar)或在-253°C的极端低温下液化，以提高其体积能量密度，以便储存和运输足够的量。

　　虽然成熟，现有的压缩气体和低温液体储存方法有明显的缺点。这些方法都是能源密集型的，降低了氢的净能量含量。压缩过程消耗了原始能量的10-30%，而液化的消耗可以高达30-40%，并且需要单独的液化工厂，需要大量的资本投资。

　　这种低效率会大幅降低整体能源效率，从而严重阻碍FCEV移动性和储能等应用。压缩气体储存的安全风险和液氢储存的蒸发问题导致氢气损失，进一步加剧了挑战。综上所述，这些因素使得国内和国际氢气运输既昂贵又低效。

　　在全球范围内，氢气管道确实存在，总计估计有5000公里，但它们的覆盖范围主要局限于特定地区，如德克萨斯州、路易斯安那州和墨西哥湾沿岸的部分地区，或法国、比利时、荷兰和德国的地区。

　　这些管道通常由空气产品公司、林德公司和液化空气公司等工业气体巨头运营，为有限范围内的炼油厂等工业设施提供服务。这种限制强调了扩大管道网络的迫切需要，以更广泛的连接不同的生产和消费地区。

　　氢存储选项及其用例

　　有许多可用的解决方案，但最佳选择取决于存储规模和应用。压缩气体和液氢储罐可能会继续服务于固定式存储应用，如加氢站。液氢球罐可用于在生产现场和进出口终端储存大量液氢。

　　Tenaris(压缩气体储存)、Chart Industries(液氢罐)和McDermott CB(液氢球形容器)等老牌公司已经提供了这些领域的商业化的解决方案。

　　压缩氢气罐，特别是III型和IV型复合材料，在燃料电池汽车市场上越来越受欢迎，因为它们最适合在车辆上储存氢气。许多氢燃料电池汽车，如现代Nexo和丰田Mirai，使用的是700巴的IV型储氢罐。压缩存储预计将在许多FCEV领域持续存在，主要是轻型车辆。

　　然而，液态氢(LH2)储罐具有更高容量的优势，这可能有利于重型车领域。因此，一些公司，如戴姆勒卡车，正在试验液态氢的使用。

　　使用金属氢化物的存储系统与现有的压缩氢和液氢系统类似，在固定应用中表现出了很大的希望。这些系统在低得多的压力下(10-50 bar)运行，并使用压力循环进行吸附/释放，由于降低了能耗，因此可能更适合氢储能应用，从而提高往返效率。

　　像GKN Hydrogen这样的公司正在朝着商业化的方向发展，他们已经在离网储能和住宅热电联产(CHP)中展示了他们的系统。更多的公司正在开发基于金属氢化物的系统。

　　地下储氢，利用像盐洞这样的巨大空间，建立在现有的天然气储存方法的基础上。Uniper和Gasunie等运营商计划在未来几年将这些设施整合到氢气管道网络中。

　　地下储氢预计将在季节性储氢中发挥关键作用，以满足需求较低时的供应，如燃气储存。地下设施也可以被工业项目用作氢气的缓冲储备——瑞典的一个可持续炼钢项目HYBRIT正在使用一个内衬岩石洞穴(LRC)测试这种概念。然而，监管和较长的项目开发时间仍然是这种存储方式的主要挑战。

　　氢气分配方案及其用例

　　目前，压缩气态氢和液氢拖车的应用规模较小，如加气站或试点项目。这种趋势可能会持续下去，因为大规模运输需要持续的氢气供应，这些方法可能不可行。许多类型的容器可用于压缩气体运输，从I型到IV型，由Hexagon Purus等公司开发。其他公司，如LIFTE H2，正在使用拖车概念来开发移动加氢站，以弥补加氢站的不足。

　　更大规模和更长距离的运输将需要管道，要么直接从生产到最终使用地点，要么进入管道网络。新的建设正在计划中，一些项目，如HyNet西北氢管道已经在进行中。重新利用天然气管道是可能的，但需要大量的模拟、测试和风险评估来确定合适的管道。

　　欧洲氢骨干计划是开发大规模管道网络方面的领先计划，有30多家运营商参与其中——计划从现有管道网络中重新利用。

　　将氢气混合到天然气中也是一个热门话题，因为这是一种使供暖和电力部门部分脱碳的方法，HyDeploy等项目证明，在现有管道中，20%的混合量是安全的。然而，更高比例的氢混合物将需要对住宅和工业部门的许多电器和设备进行改造。

　　国际长途运输可能涉及液氢或转化为氢载体，如氨或LOHC。在HESC项目中，由川崎重工(Kawasaki Heavy Industries)建造的Suiso Frontier船演示了液氢运输，将氢从澳大利亚运输到日本。然而，由于处理液氢的技术和商业化瓶颈，与氢载体相比，这种途径可能不太可行。

　　使用氢载体的优点是可以利用现有的运输路线和船只，尽管需要额外的处理设施。千代田公司(Chiyoda Corporation)和Hydrogenious LOHC Technologies等公司正在将其LOHC解决方案商业化。由Royal Vopak、Gasunie和HES International合作，还计划在鹿特丹港建造一个氨接收站。全球更多的公司也将氨视为更可行的选择。

　　未来方向和进一步见解

　　随着生产和最终使用地点的增加，全球对氢储存和分配技术的接受将扩大。这为产品供应、项目开发和研发提供了创新和改进的机会。IDTechEx预计，到2033年，全球低碳氢生产市场将达到1300亿美元，预计运输和储存解决方案将大幅增长。