常溫、常壓下,氫氣的密度只有0.08988g/1,體積能量密度非常低,如儲存4kg氣態(tài)氫需要45m3的容積,為了提高壓力容器的儲氫密度,往往通過提高壓力來縮小儲氫罐的容積,因此,氫氣通常加壓、減小體積,以氣體形式儲存于特定容器中,一般常為鋼制耐壓氣瓶,根據(jù)壓力大小的不同,氣態(tài)儲存又可分為低壓儲存和高壓儲存氣態(tài)高壓儲存是最普通和最直接的儲存方式,通過減壓閥的調(diào)節(jié)就可以直接將氫氣釋放出來,采用這種高壓儲存方法具有壓力容器容易制造、制備壓縮氫的技術(shù)簡單、成本較低等優(yōu)點(diǎn),但缺點(diǎn)也很突出.
首先,高壓儲氫能耗高,需要耗別的能量形式來壓縮氫氣:其次,高壓對鋼制材料強(qiáng)度要求高,鋼瓶壁厚器笨重,材料浪費(fèi)大,造價較高,同時加大運(yùn)輸難度,如果通過加大氫氣壓力來提高攜氫量將有可能導(dǎo)致氫分子從容器壁逸出或產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象;
最后,高壓儲的單位質(zhì)量儲氫密度,也就是儲氫單元內(nèi)所有儲氫質(zhì)量與整個儲氫單元的質(zhì)量(含容器、儲存介質(zhì)材料、閥及氫氣等)之比依然很低,我國使用的容積為401的鋼瓶,在15MPa高壓下也只能容納大約0.5kg氫氣,還不到高壓鋼瓶重量的1%,儲氫量小,運(yùn)輸成本太高,而且高壓儲氫還存在不安全的問題高壓儲氫對容器材料要求高,壓力容器材料的好壞決定了壓力容器儲氫密的高低。
儲氫容器先后經(jīng)歷了從鋼制、金屬內(nèi)襯纖維纏繞到新材料的發(fā)展過程目前,國際上正積極開發(fā)壓力更高的輕質(zhì)儲氫壓力容器。如通用汽車氫能3料電池汽車的車載氫源采用的是碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制作的超高壓容器[氫氣]壓縮至700(1bar=10Pa,余同)),這種電動汽車在70bm下攜帶3.1kg的氫,可使汽車運(yùn)行270km,但值得注意的是:盡管壓力和質(zhì)量儲氫密度提高了很多,但體積儲氫密度并沒有明顯增加.