Сжижение и хранение водорода: современный прогресс и перспективы

На глобальный энергетический сектор приходится ∼75% совокупных выбросов парниковых газов (ПГ). Низкоуглеродные энергоносители, такие как водород, рассматриваются как необходимые для обеспечения энергетического перехода от современной энергетической парадигмы, основанной на ископаемом топливе. Поэтому концепция водородной экономики является ключевым элементом декарбонизации глобальной энергетической системы. Хранение и транспортировка водорода — два важнейших элемента водородной экономики. Водород можно хранить в различных формах, включая газообразное, жидкое и твердое состояния, а также в виде производных химических соединений. Среди них жидкий водород благодаря высокой плотности энергии, хранению при близком к атмосферному давлении, высокой чистоте водорода (отсутствию риска загрязнения) и зрелости технологии (стационарное хранение жидкого водорода) пригоден для транспортировки больших объемов водорода на большие расстояния и в последние годы привлекает все большее внимание. Однако развитию систем жидкого водорода препятствуют существенные проблемы, а именно энергоемкий процесс сжижения (∼13,8 кВт·ч/кг LH2) и значительные потери водорода вследствие испарения (испарение жидкого водорода при хранении составляет 1–5% в сутки). В настоящем обзоре рассматривается современное состояние технологического развития, связанного с цепочкой поставок жидкого водорода. Сжижение водорода, технологии криогенного хранения, методы транспортировки жидкого водорода и процессы регазификации жидкого водорода обсуждаются с учетом текущих промышленных применений и лежащих в их основе технологий, чтобы понять факторы, способствующие внедрению жидкого водорода, и барьеры на пути его превращения в коммерчески жизнеспособную составляющую формирующейся глобальной водородной экономики. Ключевой вывод данного технического обзора заключается в том, что жидкий водород может играть важную роль в водородной экономике при условии, что необходимые технологические инновации в области транспортировки и хранения будут реализованы параллельно с демонстрацией технологий и усилиями стран, включивших жидкий водород в свои водородные стратегии, по развитию рынка.