液体水素の貯蔵と輸送は、液体水素の安全で効率的、大規模かつ低コストな利用の基盤であり、水素技術の応用における課題を解決する鍵でもある。
液体水素の貯蔵と輸送は、容器貯蔵とパイプライン輸送の2種類に分けられます。貯蔵構造としては、一般的に球形貯蔵タンクと円筒形貯蔵タンクが容器貯蔵・輸送に用いられます。輸送手段としては、液体水素トレーラー、液体水素鉄道タンク車、液体水素タンク船などが用いられます。
従来の液体輸送プロセスにおける衝撃、振動、その他の要因を考慮することに加えて、液体水素の沸点が低い(20.3K)、蒸発潜熱が小さい、蒸発しやすいという特性のため、容器の貯蔵と輸送では、熱漏れを低減するための厳格な技術的手段を採用するか、非破壊的な貯蔵と輸送を採用して、液体水素の蒸発度を最小限またはゼロに低減する必要があります。そうしないと、タンク圧力の上昇を引き起こし、過圧リスクや噴出損失につながります。下図に示すように、技術的アプローチの観点から、液体水素の貯蔵と輸送は、主に受動断熱技術を採用して熱伝導を低減し、この上に能動冷凍技術を重ねて熱漏れを低減したり、追加の冷却能力を生成したりします。
液体水素自体の物理的および化学的性質に基づくと、その貯蔵および輸送方法は、中国で広く使用されている高圧気体水素貯蔵方法に比べて多くの利点があるが、比較的複雑な製造プロセスのため、いくつかの欠点もある。
大容量の収納重量比、便利な収納と輸送、車両
気体水素貯蔵と比較して、液体水素の最大の利点はその高密度である。液体水素の密度は70.8kg/m³であり、これは20MPa、35MPa、70MPaの高圧水素のそれぞれ5倍、3倍、1.8倍に相当する。したがって、液体水素は水素の大規模貯蔵および輸送に適しており、水素エネルギーの貯蔵と輸送に関する問題を解決できる。
保管時の圧力が低く、安全性を確保しやすい。
液体水素貯蔵は、容器の安定性を確保するために断熱構造を採用しており、日常の貯蔵・輸送時の圧力レベルは低く(一般的に1MPa未満)、高圧ガスや水素の貯蔵・輸送時の圧力レベルよりもはるかに低いため、日常の運転プロセスにおける安全性の確保が容易です。また、液体水素貯蔵の重量比が大きいという特性と相まって、将来的に水素エネルギーが大規模に普及する際には、建物密度が高く、人口密度が高く、土地価格が高い都市部において、液体水素貯蔵・輸送(液体水素化ステーションなど)はより安全な運用システムとなり、システム全体の占有面積も小さくなり、初期投資費用と運用コストも削減できます。
高純度の気化で、端末の要件を満たします
高純度水素および超高純度水素の世界年間消費量は膨大であり、特に電子産業(半導体、真空材料、シリコンウェハー、光ファイバー製造など)や燃料電池分野では、高純度水素および超高純度水素の消費量が極めて多い。現状では、多くの工業用水素の品質は、一部のエンドユーザーが求める水素純度に関する厳しい要求を満たしていないが、液体水素を気化させた後の水素は、その要求を満たすことができる。
液化プラントは投資額が大きく、エネルギー消費量も比較的多い。
水素液化用コールドボックスなどの主要設備・技術の開発が遅れたため、2021年9月以前は国内航空宇宙分野の水素液化設備はすべて外国企業に独占されていました。大規模な水素液化の中核設備は、関連する貿易政策(米国商務省の輸出管理規則など)の対象となり、設備の輸出が制限され、技術交流が禁止されています。このため、水素液化プラントの初期設備投資額が高額になり、さらに国内の民生用液体水素需要が少ないため、適用規模が不十分で、生産能力の拡大も緩慢です。結果として、液体水素の単位生産あたりのエネルギー消費量は、高圧ガス水素よりも高くなっています。
液体水素の貯蔵および輸送の過程では蒸発損失が生じる。
現在、液体水素の貯蔵・輸送過程において、熱漏れによる水素の蒸発は基本的にベントによって処理されているが、これは一定程度の蒸発損失につながる。今後の水素エネルギーの貯蔵・輸送においては、直接ベントによる利用率低下の問題を解決するため、部分的に蒸発した水素ガスを回収するための追加的な対策を講じる必要がある。
HL極低温機器
1992年に設立されたHL Cryogenic Equipmentは、HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd.傘下のブランドです。HL Cryogenic Equipmentは、お客様の多様なニーズに応えるため、高真空断熱極低温配管システムおよび関連サポート機器の設計・製造に取り組んでいます。真空断熱パイプとフレキシブルホースは、高真空・多層・多層構造の特殊断熱材で製造され、一連の非常に厳格な技術処理と高真空処理を経て、液体酸素、液体窒素、液体アルゴン、液体水素、液体ヘリウム、液化エチレンガス(LEG)、液化天然ガス(LNG)の移送に使用されます。
投稿日時:2022年11月24日