Хранение и транспортировка водорода: особенности технологии

Водород – это распространенный технический газ, который широко применяется в различных сферах промышленности и других направлениях человеческой жизни. При этом одной из самых сложных задач считается транспортировка и хранение водорода. Это связано с тем, что такой газ является наиболее легким в природе, а также обладает одной из самых низких температур кипения. Так, находясь в твердом состоянии, он намного легче обычной воды.

В связи с этим особое распространение в наши дни получила технология хранения этого газа в сжатом состоянии. Тем не менее такой метод далеко не всегда удовлетворяет требованиям в плане пожарной и взрывоопасной безопасности, как и не соответствует стандартам в плане своей массы и габаритов. Поэтому он практически не используется при перевозке газового продукта с использованием наземных видов транспорта, а также морского транспорта – в первую очередь подводных лодок и аппаратов для исследования морских глубин.

Еще один способ хранения водорода – в криогенном виде. Но он также имеет существенный недостаток, так как при его использовании все еще остается высокая опасность возникновения пожара или взрыва. Современные исследования указывают на то, что такой метод подходит только для очень непродолжительного применения (до нескольких суток, но не более того). При этом важно учитывать и те риски, которые могут возникнуть с учетом уровня взрывопожарной опасности такой технологии хранения.

Где применяется криогенный способ хранения водорода?

Сегодня наибольшее распространение такой метод транспортировки и хранения одного из самых распространенных в природе газов получил в области космонавтики. Ученым удалось выяснить, что уровень взрывопожарной опасности такого химического элемента зависит от его объемов. Таким образом, снижение объема хранимого водорода позволяет добиться приемлемого показателя взрывопожарной безопасности.

Благодаря этому технология криогенного хранения водорода применялась в нескольких космических операциях, в том числе и во время экспедиции космического корабля «Аполлон» на поверхность Луны. Но лишь в сфере космонавтики удается обеспечить небольшие объемы транспортируемого газа и его хранения на непродолжительное время. Ведь, к примеру, когда речь заходит о морском или подводном транспорте, то такой метод является вовсе неподходящим из-за высоких объемов и продолжительных сроков (до 10 суток и более) хранения и транспортировки газового продукта.

Какой метод хранения водорода считается наиболее безопасным?

Если речь заходит о транспортировке этого технического газа с применением различных транспортных средств, то наиболее предпочтительным будет способ хранения в химически связанном виде. Кроме того, удачным решением может стать и метод применения управляемой сорбции-десорбции водорода с использованием интерметаллических соединений. Например, в немецких подводных кораблях U-212 газ хранится в связанном виде с использованием гидридов интерметалллов.

Если говорить об основных преимуществах хранения водорода в химически связанном состоянии, то следует выделить следующие из них:

• Газ генерируется непосредственно в том месте, где он будет потребляться. Это может происходить и внутри транспортного средства при разложении гидридов одним из возможных способов. Данный процесс можно включить в состав рабочего цикла газовой установки, что позволяет исключить необходимость накопления продукта непосредственно перед его применением.
• Водород накапливается непосредственно в составе гидридов. При этом гидриды являются лишь промежуточным продуктом, необходимым для обеспечения высокого уровня безопасности при транспортировке и хранении водорода.
• Возможность сохранения невысокого давления и низкой температуры в процессе использования. Эта особенность позволяет добиться желаемых характеристик продукта с точки зрения технологических особенностей его эксплуатации.

Что касается недостатков технологии хранения водорода в связанном состоянии, то к ним следует отнести и значительный вес предназначенной для этого системы, а также относительно высокую стоимость данного метода.