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中国工程院院士郑津洋:氢能管道输送技术发展现状和挑战

发布时间:2022-01-14作者:科谷摘编

      中国工程院院士郑津洋在会议上发言从研究背景、发展现状、面临挑战三个方面介绍了氢能管道的技术难题。要实现氢气或者掺氢天然气管道的安全可靠运输,未来面临着不小的挑战。首先,在机制研究上,这个氢是怎么样倾注到材料里面的,特别是多组份的时候,这些组份之间相互是如何作用的。材料的宏观性能和微观结构之间又是什么样的关系,表面到内部、微观到宏观都要加强相关的研究。另外,现在的零氢环境当中材料的性能数据奇缺。


       要实现氢气或者掺氢天然气管道的安全可靠运输,未来面临着不小的挑战。首先,在机制研究上,这个氢是怎么样倾注到材料里面的,特别是多组份的时候,这些组份之间相互是如何作用的。材料的宏观性能和微观结构之间又是什么样的关系,表面到内部、微观到宏观都要加强相关的研究。另外,现在的零氢环境当中材料的性能数据奇缺。

在氢环境当中,材料的性能除了跟材料本身的化学成分、绿色性能和微观组织相关以外,还跟3个因素有关:第一是环境,第二是应力,第三是制造。热环境里面,像氢气的分压、氢气的纯度、环境的温度对材料性能要发生影响;制造里面,热处理的工艺、焊接的工艺、成型的方法,也要对它影响。

因此,氢在自然界的条件下面,我们很难去说某一种材料它是不是绝对适应用某一个环境,因为它要把4个因素综合起来,来规定出它的使用条件。正因为这样,要继续加强基础数据的研究。这个基础数据里面除了材料以外,还有零部件,系统需要从材料、零部件、系统三个层面开展相关的工作。最近修订好的美国的管道标准,它的前言里面也提到,随着对氢脆的进一步认识以及数据的积累,将对标准中的有关数据进行完善和修改,说明这是一个全球性的问题。

在关键技术上面,也需要进行攻克,包括低成本、高强度的抗氢脆材料、高性能的氢能管道的设计制造技术、氢能管道的运行和控制技术以及应急和维护的技术。

在相关装备国产化方面,我们也面临着不小的挑战,像高性能、低成本的输氢的管道,用什么样的管道输氢更加经济。如果要实现管道输送,它的一个重要特征是流量大,那就需要大流量的压缩机,还包括氢气计量的设备阀门、仪表等等。

再一个挑战是标准。我们需要加快来制定纯氢管道以及掺氢管道的标准,包括零氢材料,我的材料怎么样来筛选,能够给出一个材料选用的指导性文件,氢能管道的设计、建造、运行、维护,管道里面涉及到密封、管道风险评估、定期检验等等。因此,要实现稳定可靠的氢能或者掺氢天然气的管道的输送,我们还面临着诸多的挑战,需要各位人同仁我们一起来努力。一起推进相关技术进步。

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