华盛顿州立大学开发模型助力液氢储罐操作优化,推动绿色能源发展

2025.08.26 华盛顿州立大学

  华盛顿州立大学研究人员开发出数学模型并提出相关建议,旨在改善液氢储罐操作,有望让氢成为汽车及其他工业过程更可行的动力替代品。相关研究发表于《低温学》杂志。

  液氢是多数工业用途便捷的氢气形式,但储存和运输面临挑战。液氢需低温储存,遇常温会迅速沸腾,运输时需大量结构元件和机制来减少沸腾损失。然而,氢气储存和运输过程中的损失不容小觑,实际储罐中氢气损失可能高达输送总量的25%,其中传输管线冷却时,约13%的液态氢分子会因蒸发损失。

  华盛顿州立大学研究团队利用实际储罐数据,开发出实际储氢罐性能的理论模型,并用普拉格能源公司在役储氢罐数据验证。该模型显示,改变液氢储氢罐操作方式可显著减少蒸发损失,经额外系统改造甚至能实现零蒸发。例如,改变泄压阀启动时的压力限值,氢气损失可减少约26%。

  机械与材料工程学院教授康斯坦丁·马特维耶夫表示,液氢是减少化石燃料依赖、研发清洁燃料的合适选择,新模型可模拟液氢供应链重要环节,让绿色经济技术更切实可行。论文通讯作者杰克·利奇曼称,开发理论模型对了解当前操作和改进技术投资至关重要。

  此外,马特维耶夫还提到,新开发的数学模型计算高效。此前复杂模型需数天在超级计算机上运行,且只能模拟储罐几小时运行,而新简化模型经实际测试数据校准,几分钟内可模拟数百小时运行,可供工业、客户、设计师和政府实体使用。

  目前,研究人员正与普拉格能源公司合作,研究实施对液氢罐的建议,还希望改进模型以更好理解氢气系统中的转移操作、泵等设备。同时,他们也在为美国联邦航空管理局进一步研究,评估和建模机场液氢的储存情况。

  氢动力汽车作为汽油或柴油驱动内燃机的替代品,不排放有害温室气体,对重型机械很有吸引力。普拉格能源公司目前运营约250个液氢罐,为全球7万辆氢动力叉车提供动力,运输美国约30%的杂货。此次研究有望为氢动力汽车及相关工业应用提供有力支持,推动绿色能源发展。