与液氢相比，胶氢的优点有什么

氢气可以以气、液、固三种状态存在。气态形式的氢时最常见的。已经有许多论述介绍了气氢的物理、化学性质，制备、储运和用途等，这里不再重复叙述。

液氢性质

在101kPa压强下，温度-252.87℃时，气态氢可以变成无色的液态氢，两者缺一不可。

液氢是高能低温物质，其常见性质见表19-1。

表19-1标准条件下液氢性质(20°C，101.325kPa)

①假设车用储氢的标准为:轿车的油耗为5L/100km，续驶里程为400km；质子交换膜燃料电池的氢气利用率100%，行驶400km需要354kg氢气。采用压缩储氢方式，氢气压力为30Mpa。

从表19-2可见，液氢作为燃料，其系统体积(50L)和质量(18.2kg)都比汽油系统要大。但液态氢的体积只有气态氢的1/800，随着燃料电池车和氢能的普及，氢气需求势必有所增加，液氢储运优势明显，利用液氢输送比气氢的效率要高6~8倍。

表19-2液氢、气氧与汽油比较

液氢外延产品

(1)凝胶液氢(胶氢)

为了提高密度，将氢气呼吸机液氢进一步冷冻，即得到液氢和固氢混合物， 即泥氢( slush hydrogen)。若在液氢中加入胶凝剂，则得到凝胶液氢( gelling liquid hydrogen)，即胶氢。胶氢像液氢一样呈流动状态，但又有较高的密度。胶氢的密度与其成形的条件有关。文献[1]给出甲烷就是很好的胶凝剂，不同氢气与甲烷重量比例，会使胶氢的密度有很大变化。他们给出数据如表19-3所示。

表19-3胶氢H2CH混合比及其密度

和液氢相比，胶氢的优点如下

①液氢凝胶化以后黏度增加1.5~3.7倍，降低了泄漏带来的危险。

②减少蒸发损失。液氢凝胶化以后，蒸发速率仅为液氢的25%。

③减少液面晃动。液氢凝胶化以后，液面晃动减少了20%~30%，有助于长期储存，并可简化储罐结构。

④提高比冲。(比冲是内燃机的术语，比冲也叫比推力，是发动机推力与每秒消耗推进剂质量的比值。比冲的单位是N.s/kg)，提高发射能力。

(2)深冷高压气体( Cryo-compressed hydrogen，CcH先看深冷高压氢气的相图，见图19-1。

图19-1深冷高压氢气相图

从图19-1可见，深冷高压氢气的温度范围从20~230K，其密度与压力、温度有关，压力升高，储氢密度增大。在880Pa压力时，可达到90g/L。深冷高压氢气在38K、350Pa的密度为82g/L，为700Pa高压氢气的2倍。

德国宝马公司的深冷高压氢气储罐[2]已经安装在其氢燃料电池轿车上，110L水容积的35bar深冷高压氢气储罐可储存6kg氢气，而丰田122L水容积700bar储罐仅储存5kg氢气。

图19-2宝马公司用于氧燃料电池乘用车的深冷高压气体储罐

文献[3]详细介绍了深冷高压气体储存的热力学、设计和操作原则的新概念.

文献[4]给出深冷高压气体储罐的资料。第3代储罐资料见表19-4.

表19-4深冷高压气体储罐部分参数

美国能源部的技术评估报告[5]肯定了深冷高压氢气系统的优点:运输氢气的次数会显著减少，储氢容量为700ba高压气氢的2倍。认为对开发氢燃料补给站是必需的。