氢气球罐该如何选取合适的压力和容积？

一、前言

      由于太阳能、风能等绿色能源产业的迅速发展，结合绿电普遍存在的电压稳定性不足、并网困难等因素，近几年催生了绿电制氢产业的迅速发展。

       在绿电制氢产业迅速发展的背景下，如何经济高效的储存与利用绿氢成为了一项重大课题。目前较为成熟的储氢技术主要有高压气态储氢和中低压气态储氢这两种，液态储氢以及其他形式的储氢暂未开展商业化应用。



二、高压气态储氢

      关于高压储氢技术直接引用百度百科的相关说明如下：“高压储氢，一种储氢方法。氢气可以在高压下（15.2～70.9兆帕）装盛在气体瓶中运输，可通过减压阀的调节直接释放氢气。方便可靠，是最普通和最直接的储氢方式。随着材料科学的发展，已开发出碳纤维与铝复合材料的高压气瓶，**降低气瓶自身质量，提高容量装载效率，使高压储氢成为较有竞争优势的车载储氢方式。现示范燃料电池公共汽车采用高压储氢瓶直接为汽车提供氢源，续驶里程可达250千米。”




三、中低压气态储氢

      对于中低压气态储氢，目前仍以钢制压力容器为主，PV值较小的多采用圆柱形储罐形式，PV值较大（超过10000）的一般采用球形储罐。但工作中也遇到过PV值达到25000（bar.m3）仍选用立式圆柱罐的情况。根据本人对于球罐的了解，一般PV值达到10000（bar.m3），就设备本身的造价而言，应该优先选用球罐。



四、如何选择合适的压力P和容积V？

       那么，在考虑中低压储氢时，到底该如何选择合适的PV值呢？其实国家现行的氢气站标准对储氢罐的PV值是有明确规定的。现行主要的氢气相关规程有GB4962-2008《氢气使用安全技术规程》和GB50177-2005《氢气站设计规范》。其中GB50177-2005中对于储氢罐的PV值上限有明确的规定。即单罐的PV值不应超过30000（bar（A）.m3）。标准原文截图如下：


      其中标准条款中的总容积在该标准的《条文说明》中有如下解释：即标准条件中所述的总容积实际是氢气罐的PV值，是由氢气罐的水容积和工作压力（绝压，且单位为kg/cm2)的乘积计算所得。标准《条文说明》原文截图如下：




五、结语

     综上可知，当储氢罐的工作压力为1.4MPaG（表压）（绝对压力为1.5MPaA）时，储氢罐的水容积应小于等于2000m3。也就是说，在GB50177标准未更新前，我们在选取氢气球罐的工作压力和水容积时还应该是按照单罐PV值不大于30000(bar（A）.m3)来考虑。

即：氢气球罐的水容积（m3）值应小于等于30000除以（10倍的工作压力+1）所得的值。

选取合适的氢气球罐时，应保证罐的PV值（即压力P与容积V的乘积）不超过30000（bar.A·m?）。具体地，按照公式计算容积：水容积（m?）应小于等于30000除以（10倍工作压力（MPaA）+1）。这样可以确保储氢安全且符合国家标准。
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