□ 长江日报记者金涛 宋磊 龚萍 通讯员拜俊岑
日前,武汉市科技成果转化项目——地下分布式储氢装置研发应用示范基地项目(以下简称地下分布式储氢项目),在宝武清能白玉山加氢站启动建设。这是武汉首个地下储氢项目,同时成为氢能技术研发的重要科研示范基地。
■ 节省地面空间:
钢管容器直插地下100米
氢能是一种零碳能源、是国际公认的最清洁的能源,也是未来我国能源体系的重要组成部分。
以往,城市储氢全靠地面上的钢质罐,这些“大家伙”不仅造价高,占用公共空间,还面临风吹日晒、人为碰撞等复杂环境,存在安全隐患。
“这就是我们要破解的痛点!”项目牵头单位、中冶武勘工程技术有限公司副总工程师丁洪元走到施工示意图前,手指氢能全产业链流程图告诉长江日报记者,“氢能制、储、加、用四大环节,储是最卡脖子的。不向地下要空间,氢能很难真正普及。”
“挺进地下,用足空间”。中冶武勘工程技术有限公司研发工程师杨光煜兴奋地向记者介绍。现场的施工示意图上,3口成果转化井如同3支巨型试管,将垂直插入100米深的地层。“每口井占地不到1平方米,比地面储罐大大节省空间。”他说,这种设计不仅降低了施工难度,还能像搭积木一样,以单井为单位按需扩容。
记者在现场看到,原先的储氢装置是6个横向固定的柱状钢瓶及移动式长管拖车,可储存约500公斤氢气。而新建成的5口地下储氢井中,3口成果转化井将在45兆帕的压力下,储存500公斤氢气。另外两口研发试验井,将作为技术迭代的“试验场”,为后续深度研发提供支撑。
■ 罐体内穿“铠甲”:
锁住氢气逃跑“无门”
在现场的展示区,一个缩小版储氢装置吸引了众人目光。这根“钢棒”状罐体,首尾安装着封口、封底装置,连接上输入、输出管道。
地下储氢,难点并不在于将钢瓶埋入地下。项目技术总顾问、中国工程院院士、深地储能战略科学家、中国科学院武汉岩土力学研究所研究员杨春和指出,技术难点集中于氢脆防控与长期密封性保障。
氢脆现象会导致金属材料塑性和韧性显著下降,从而在内部产生微小裂纹甚至断裂,引发漏气风险。
2022年起,在武汉市科技创新局指导与支持下,中冶武勘联合中国科学院武汉岩土力学研究所、武汉科技大学组建创新联合体,开启了多次试验,成功研发出一种新型高强度抗氢脆金属复合材料,如同在容器内装上防护“铠甲”。
“没有现成经验,每一步都得从头摸索。” 杨春和回忆,在研发关键期,创新联合体针对地下储氢容器材料、成型工艺进行了大量研究、测试,团队人员几乎夜以继日。
氢气是自然界中分子量最小的物质,具有极强的穿透性,极易逃逸。为此,研发人员动了不少脑筋。
“让储氢井‘长’出神经,能自己感知异常状况。”杨光煜解释,地下分布式储氢井将布设多种传感器,通过智慧管控平台实时监控,漏气、震动等异常状况可自动报警,及时提示工作人员排查处理。此外,储氢井采用特殊气密螺纹设计,氢气 “逃跑”无门。
■ 扩容便捷高效:
像加内存条一样拼接
“该项目最大的创新亮点在于模块化设计。”杨春和指出,储氢装置构造、材质、安装正逐渐形成统一标准,让城市地下储氢设施建设如同拼接模块一样便捷高效。
“今后,加氢站扩容如同电脑加装内存条一样方便。”杨光煜介绍,模块化设计支持随时施工、按需扩容,加氢站无需停运。
“以后不用总是担心氢气不够用了!” 白玉山加氢站负责人晏翔脸上满是欣慰。现在站内储氢量有限,地上储罐只能当临时中转,日常加氢得频繁调配气源。“有了这个地下‘粮仓’,相当于有了稳定的气源,心里踏实多了!”
据悉,项目计划2026年11月建成投用。未来,这里将成为地下分布式储氢示范基地,对接周边武钢等企业制氢产业,利用研发试验井不断拓展应用场景,让地下储氢使用范围由交通拓展到冶金、化工等更多领域。