/oa /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308001 在实现“双碳”战略与能源转型过程中，氢气经管道运输后大规模储存的调峰作用尤为重要，其中地下储氢技术被认为是大规模储氢的最可行方案。目前，中国尚无地下储氢工程。为了推动地下储氢技术发展，综述了地下储氢技术的研究进展及瓶颈问题，分析了地下储氢技术在地质、渗流、材料、注采方面的可行性。结果表明：盐穴中可能发生的地球化学反应、地下微生物反应较少，钢材腐蚀、产氢率降低等问题相对不严重，是较为理想的储氢结构；盐岩具有良好的氢气密封性能，而氢气在枯竭油气藏与含水层结构中的不稳定运移更剧烈，将会导致较为严重的氢气泄漏；金属、水泥及橡胶弹性体材料均有可能在地下储氢环境中发生劣化、渗漏导致材料失效，需针对具体储氢库环境选用合适材料以降低材料失效概率；采用较低的注氢速率、降低垫气分子量可提高氢气采收率。采取优化注采萃取速率与关井期、定期除杂以及使用生物杀菌剂等措施有助于提升氢气纯度。研究结果可为中国未来的地下储氢技术发展提供借鉴与参考。（图6，参93） 2023年08月25 00:00 2023年08期 841 855 1714632 刘翠伟¹，洪伟民¹，王多才²，支树洁²，张睿¹，段瑶¹，敬筱涵¹，李玉星¹ /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308002 氢能储运是氢能产业链中不可或缺的关键环节，是制约氢能产业发展的瓶颈之一，目前国内外都在加速推动氢能储运技术的研发。通过文献调研的方式，梳理了高压气态储氢、低温液态储氢、有机液体储氢、固态储氢4种常见氢能储存技术的应用现状、关键设备、风险管理、规范标准、瓶颈问题及发展方向；综述了氢气长管拖车输送、管道输送、液氢车船输送、固态氢输送等氢能输送技术的发展现状、瓶颈问题及发展趋势；对比分析了目前氢能储运技术经济性分析的主流方法，并提出了提高氢能储运技术经济性的发展思路；最后给出了氢能储运关键技术的未来发展建议。（图1，表1，参80） 2023年08月25 00:00 2023年08期 856 871 1294769 李敬法¹，李建立¹，王玉生²，赵杰¹，李汉勇¹，宇波¹ /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308003 氢气因清洁、绿色、可再生等优势而广受关注，但其储运成本高昂、体积热值较低、燃烧的核心技术尚不成熟，作为燃料仍存在较大困难。掺氢天然气可以综合天然气与氢气的优点，优化燃料的燃烧特性和排放性能，是燃气领域实现“双碳”目标的有效途径。通过调研国内外文献，从掺氢天然气管道输送技术和燃气互换性研究出发，总结了国内外掺氢天然气的研究现状，梳理了天然气掺氢燃烧技术的基础研究、应用现状，并预测了天然气掺氢燃烧技术的发展方向。结果表明：现阶段掺氢导致的管道氢脆、NOx排放升高、火焰稳定性下降以及相关法律法规尚不健全是限制天然气掺氢技术应用的主要瓶颈，亟需重点突破输氢管道相容性问题和掺氢天然气燃烧机理，并建立健全掺氢天然气及燃烧的相关标准。研究成果可为天然气掺氢燃烧技术的基础研究和应用推广提供技术参考，助力燃气领域实现低碳可持续发展。（图4，表1，参57） 2023年08月25 00:00 2023年08期 872 881 1505397 陈伊宇¹，龙礼文¹，黄泰明¹，陈曦¹，万忠民¹，宇波² /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308004 采用聚乙烯管道输氢可避免金属管道可能发生的氢脆、氢老化等问题，但关于氢气与聚乙烯管材相容性评价的研究尚较少，尤其缺乏临氢环境中聚乙烯管道寿命预测的系统研究。为了预测氢对聚乙烯管道寿命的影响，分析了氢气对聚乙烯管材性能的影响，梳理了聚乙烯管道寿命预测主流方法及模型的研究进展，探讨了聚乙烯管道在临氢环境中应用的寿命预测方法。结果表明：氢气对聚乙烯管道的力学性能、渗透性能等不会产生显著影响，但在长期临氢环境中，聚乙烯管材的慢速裂纹扩展行为会受到影响，进而影响聚乙烯管道的使用寿命。对临氢环境中聚乙烯管道寿命预测方法及发展方向进行了展望，以期为非金属管道在输氢领域中的加快应用提供参考。（图4，表1，参66） 2023年08月25 00:00 2023年08期 882 893 1458305 郑度奎¹，李敬法²，宇波²，刘翠伟³，赵杰²，黄志强¹，张引弟¹ /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308005 为了保障掺氢燃气管道的安全运行，维护其在结构与功能上的完整性，亟需建立掺氢燃气管道完整性管理方案。根据掺氢燃气管道的特点，借鉴常规燃气管道完整性管理经验，提出了基于风险的掺氢燃气管道完整性管理的关键技术，主要包括数据采集与整合、重点区域识别、定量风险评价、风险控制措施、效能评价，并指出在各关键技术中需修正的参数权重、评价准则及控制措施，从而预防氢腐蚀、氢脆及氢致开裂等失效形式的发生。基于以上5个关键技术开发了掺氢燃气管道完整性管理数字化系统，以期为掺氢燃气管道的完整性管理提供系统化的解决方案。（图7，参21） 2023年08月25 00:00 2023年08期 894 900 2058133 单克，段鹏飞，金友平，杨光，刘建辉 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308006 为探究掺氢天然气管道在管廊内泄漏后的扩散特性，采用CFD的Fluent软件瞬态模拟建立了管廊内管道小孔泄漏的数值模型，分析了泄漏孔方向、掺氢比、压力、泄漏孔直径对管廊内可燃气体体积分数时空分布规律的影响。结果表明：①不同泄漏孔方向对管廊内可燃气体体积分数分布曲线形状的影响较大，但不同曲线的趋势相似，均在泄漏孔坐标处达到可燃气体体积分数的最大值。②泄漏气体向通风的反方向扩散时，体积分数出现两次阶梯式下降；向通风的同方向扩散时，存在第二个峰值。③掺氢比、压力、泄漏孔直径等因素仅影响可燃气体体积分数曲线的取值范围，未对其趋势产生较大影响。④对于掺氢比不高于20％的天然气，12次/h的事故通风频率可确保压力为0.4MPa的管道发生12mm以下小孔泄漏或压力为1.6MPa的管道发生7mm以下小孔泄漏后，廊内可燃气体体积分数低于爆炸极限。研究成果可为综合管廊中掺氢天然气管道的安全运营提供理论指导。（图8，表1，参26） 2023年08月25 00:00 2023年08期 901 909 2217782 段鹏飞¹，张进盛¹，常曦文²，韩辉²，刘翠伟²，刘建辉¹，李玉星² /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308007 风光发电制氢可以将波动可再生能源转化为高品质的氢能，但风光的不稳定性也带来电解槽频繁启停和资源利用率低的问题。基于风光互补发电特征分析，结合碱性电解水制氢（Alkaline Electrolyzer，AEL）与质子交换膜电解水制氢（Proton Exchage Membrane Electrolyzer，PEMEL）的运行特性，提出了风光互补复合制氢系统的功率分配协同运行策略与容量优化方法，实现对风光发电能源的灵活消纳。结合案例分析结果表明：风光互补发电方式降低了资源波动性对电解槽的影响，AEL与PEMEL的平均负载率较单一风电场景分别提高91.08％、39.90％；同时，通过采用功率分配策略，复合制氢系统的制氢量提升了6.1％，并有效减少了PEMEL电解槽的启停次数。相较单一的AEL与单一的PEMEL制氢系统，容量优化后的复合制氢系统制氢量提升7.4％，单位制氢成本达到35.3元/kg。研究成果可为实现风光制氢系统的高效与协同运行提供参考。（图10，表3，参27） 2023年08月25 00:00 2023年08期 910 921943 3837686 白章¹，韩运滨¹，王智²，李琦¹，徐辉²，韩云逸¹，王硕硕¹ /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308008 掺氢天然气借助管网运输，是现阶段解决氢气储运难题的有效途径之一，将氢气从掺氢天然气管网终端高效分离并提纯是目前的研究热点。为了实现掺氢天然气中氢气与天然气的快速分离，解决氢气直接吸附剂的粉化问题，采用真空感应熔炼法制备了改性镧镍基系列氢气直接吸附剂材料，并将吸附合金粉末造粒成型制成氢气直接吸附剂颗粒。通过对LaNi4.3Al0.7、LaNi3Al1及LaNi4Al1共3种吸附合金分别进行SEM、XRD、ICP检测，优选出LaNi4.3Al0.7合金制得氢气直接吸附剂，并对其在不同压力、不同温度下的氢气吸附量及80℃下的吸附量衰减情况进行了测试。研发了中温氢气直接吸附提纯净化工艺，在模拟掺氢天然气压力和掺氢比例条件下，成功实现了掺氢天然气中氢气与天然气的分离。结果表明：分离出的氢气纯度可以达到99.9％以上，氢气直接吸附剂在3000次循环后吸附容量基本不变，累计运行900h吸附剂无粉化现象，为早日实现“氢进万家”科技示范工程奠定了基础。（图6，表2，参21） 2023年08月25 00:00 2023年08期 922 928 2662910 李军^1,2，王瑞梅³，张艳花^1,2，王冬冬^1,2，刘筱晗¹，李世刚³，李爽^1,2，史翊翔^1,2 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308009 氢能作为新兴的能源形式，其燃烧应用技术距离市场化仍有一定差距。射流燃烧器作为一种高效的燃烧设备，能够有效提升能源热利用率。针对射流燃烧器内氢气的燃烧过程开展仿真模拟，分析不同供氧比例下的火焰特征，对比不同空燃比工况下燃烧温度、火焰高度形貌、污染物浓度的变化。仿真所用反应机理选用包含10种组分的21步反应的氢气燃烧机理，对纯氢燃烧关键组分开展了敏感性分析，并进行了有限元模拟仿真。结果表明：氢气燃烧温度峰值随供氧量减少而降低；当空燃比低于1时，火焰高度随供氧量的减少而显著降低；当空燃比大于1后，火焰高度逐渐趋于稳定；污染物氮氧化物的生成总量随供氧比增加而增大，但其浓度分布会受火焰形貌等其他因素的影响。该研究从提高热效率的角度给出了射流燃烧器的适宜空燃比范围，以期为氢能燃烧利用提供借鉴。（图10，表2，参24） 2023年08月25 00:00 2023年08期 929 936 1906929 李俊磊¹，张成龙¹，张永海¹，周文静¹，魏进家^1,2 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308010 为助力实现“双碳”目标，燃气减碳是未来城镇新能源发展必然趋势。氢气作为一种具有广阔发展前景的零碳能源，有望在未来城镇燃气中广泛应用。以目前常用的燃气灶大气式燃烧器作为实验对象，搭建氢气燃气灶燃烧实验系统，通过燃烧实验研究了燃烧器火孔直径、火孔间距、火孔倾角以及一次空气系数等结构参数变化对烟气中NOx与H2含量、点火噪声、能效等性能指标的影响，验证纯氢气燃气灶的可行性，并根据实验结果，提出了氢气燃气灶结构参数设计建议。研究发现，通过合理设计燃烧器结构参数，无需显著改变常规天然气燃气灶结构，即可实现氢气在燃气灶中的稳定燃烧，烟气中有害成分含量较常规天然气有所降低。研究结果可为氢气燃气具的设计及推广提供参考。（图6，表4，参19） 2023年08月25 00:00 2023年08期 937 943 1550052 周奋，孙颖楷，刘广义，张煜圣，黎永健 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308011 氢气管道输送技术标准化工作是保障氢能产业高质量发展及氢气安全输送的重要环节，而中国现行氢气管输技术相关标准较少，尚未形成完善的氢气长输管道标准体系。为此，对比分析国内外氢气管道建设现状以及现行氢气管道输送技术标准，从管材及连接工艺、管内安全流速、管道壁厚设计等方面探讨了国内外氢能管输技术标准的异同点，结果表明：氢气管道材质推荐使用低强度管材，氢气管道壁厚设计时可增加材料性能系数；国内外标准对于氢气管道修复相关要求内容均较少，在不增加安全风险的前提下，可参照天然气管道修复相关标准的要求。研究成果有助于广泛汲取和借鉴国外相对成熟的标准体系经验，可为中国氢气管输技术的应用和标准制定提供参考。（图2，表3，参25） 2023年08月25 00:00 2023年08期 944 951 1216890 孔莹莹¹，崔继彤¹，韩辉¹，刘翠伟¹，段鹏飞²，韩金珂²，李玉星¹ /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308012 严重的管路振动将会影响氢气压缩机装备的安全运行，针对某变工况氢气压缩机在60％气量负荷下一级进气管路振动剧烈的现象，在40％~100％气量负荷工况下对其一级进气管路进行了管路内气流脉动及管道振动测试。按照现场实际管道尺寸及走向建立了气流脉动分析模型及管道模态分析模型，开展了气流脉动分析及管道模态分析。基于测试与仿真结果，得到一级进气管路产生剧烈振动的原因是在管道的2阶固有频率处发生了机械共振，提出了针对性的管道振动治理方案，使该压缩机一级进气管路振动值降至可接受的范围内。此次振动原因分析及治理方法对于变工况氢气压缩机管路系统的设计、运行及振动监测具有重要的指导意义。（图11，表4，参21） 2023年08月25 00:00 2023年08期 952 960 2209886 晁家明¹，余小玲²，王子华²，江智元²，张国宾¹，舒悦³