Page 108 - 加氢站建设及工艺技术研究

第三章 加氢工艺及主要设备

是灌装压力为 150 个大气压的储氢钢瓶，它是一种应用广泛、简便易行的储氢方
式，成本低，充放气速度快，且在常温下就可以进行。但是，它的最大弱点是单

位质量储氢密度只有 1w% 左右，无法满足更高应用的要求。因此，需在满足安
全性的前提下，通过材料和结构的改进来提高容器的储氢压力以增大储氢密度，

同时降低储氢容器的成本，满足商业应用。本章将重点介绍高压储氢的压缩、注
入、高压储氢容器设计、高压储氢的安全评估、主要应用方向等。

（一）氢气的压缩因子
氢气在高温低压时可看做理想气体，通过理想气体状态方程 PV=nRT 来计算

不同温度和压力时的质量。然而，由于实际气体分子体积和分子相互作用力的原
因，随着温度的降低和压力升高，氢气越来越偏离理想气体的性质，范德瓦尔斯

方程不再适用。实际气体与理想气体的偏差在热力学上可用压缩因子 Z 表示，定
义为 Z= PV/nRT。下图列举出几种气体在 0℃时压缩因子随压力变化的关系。从

图 3-8 可以看出氢气的压缩因子随压力的增加而增大。

图 3-8 氢气的压缩因子变化
为正确地描述真实气体的性质，历史上曾提出过许多真实气体的半经验方

程，著名的如范德瓦尔斯方程、彭 - 鲁滨逊状态（P-R 方程）、R-K 方程、贝蒂一
布里奇曼方程、BWR 方程、M-H 方程等。这些方程的形式一般由理论分析得到，

方程中含有两个或多个与计算气体相关的常数，适用于不同的气体。此外，根据

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