检测人员在大型储氢容器高风险部位布置光纤传感器，实时监测储氢容器安全状态。          （受访单位供图）

制图／徐云

湖北日报全媒记者 汪子轶

通讯员 吕程

特种设备检验人员练起“氢”功，让氢能的存储运输更高效更安全。近日，由湖北特种设备检验检测研究院（以下简称“湖北特检院”）主持完成的“大容量超高压氢能储运安全保障关键技术及应用”项目荣获2024年度湖北省科学技术进步二等奖。

氢能是一种绿色、高效、安全、可持续的二次能源，被视作21世纪最具发展潜力的清洁能源。据国际氢能委员会预测，2050年全球氢能产业规模将达到5万亿美元。眼下，我国正加速研发和应用氢能轨道交通、氢能船舶、氢燃料电池车等，氢能产业正处在蓬勃发展的上升期。

不过，氢气是一种高度易燃的物质，氢能是否能广泛应用，取决于储氢技术是否安全可靠。氢能储运设计制造及监测、检测各环节的安全保障都至关重要。

因此，湖北特检院牵头开展了针对大容量、轻量化、高强度的氢能储运装备，如大容量超高压氢能储运气瓶（以下简称“储氢瓶”）的安全技术研究。

相比储存其他气体，用气瓶储存氢的难点在于氢分子结构太小，容易逃逸；用常压气瓶储存氢，能量密度有限。因此，要满足小型乘用车续航需求，气瓶压力等级要达到约70兆帕。

放眼世界，日本、美国等国家能安全应用70兆帕的储氢瓶，这意味着在正常工作条件下，储氢瓶最大能承受70兆帕的压力。一兆帕大约是10个标准大气压，70兆帕如果作用在1平方米上，产生压力为7万吨，相当于1万多头成年大象的重量，可见储氢瓶“体内”蕴含着巨大能量，一旦发生质量安全问题，后果不堪设想。

湖北特检院主持的大容量超高压氢能储运安全保障关键技术及应用项目历时10年，创新成果斐然。该院联合长飞（武汉）光系统股份有限公司、三江航天江北公司、华中科技大学等，提出了一种储氢瓶的优化设计方法，让储氢瓶更“抗压”、更“能装”。

市面上最常见的储氢瓶是复合材料储氢气瓶，内部像密织的网兜。内胆外面有一个纤维缠绕层，将碳纤维绕着内胆缠绕成型，对内能够抵御高压气体或液体膨胀力，对外能扛住冲击碰撞，保持气瓶的完整性。在保证耐压等级的前提下，减小该层厚度可以存储更多氢能。按照湖北特检院牵头项目提出的方法缠绕的气瓶，纤维体积降低7%～10%，让气瓶的容重比（单位容积内物体的重量）提升4%～5.5%、强度性能提升了8%～10%，项目组联合企业成功研发了国内首个耐压75兆帕、储氢密度高达6%的高性能运输用氢气缠绕气瓶。

湖北特检院还搭建了多个检测、监测和预警平台，为氢能储运设备做智慧化“体检”。例如研发了一个智能安全预警平台，对氢能储运容器安全情况可实现全时全域一屏尽览；联合上海市特检院共同研发了国内首套氢能源汽车用高压氢气集成阀专用测试平台，测试压力可以达到105兆帕的超高压水平；研制了车载高压储氢瓶损伤在线检测系统，湖北特检院依托国家工业数字成像无损检测设备质量检验检测中心（湖北），通过新一代超声技术，隔着储氢瓶的“肚皮”做无损“CT”，揪出内部可能存在的细小裂缝和损伤，精度可达97%，使氢能乘用车安全更有保障……

目前，项目成果已被国家管网集团、中石化武汉乙烯化工装置、中国航天三江集团有限公司、长飞光纤光缆股份有限公司、湖北大立容器制造有限公司等大型生产制造企业或检验检测工程采用，应用过程中实现了氢能储运零事故，近3年产生直接经济效益达59.4亿元。

据统计，项目形成了45项自主知识产权，湖北特检院牵头编制了7项标准、获得12项授权发明专利、13项实用新型专利。

“随着新质生产力的发展，光电子、新能源汽车、现代化工等领域的各类新质特种设备应运而生。”湖北特检院相关负责人表示，未来该院将发挥检验检测技术优势，锚定建设“现场检验+固定场所检验+新技术应用”新质特种设备检验检测能力体系，努力突破更多关键核心技术。

来源：湖北日报