特種設備檢驗人員練起“氫”功，讓氫能的存儲運輸更高效更安全。近日，由湖北特種設備檢驗檢測研究院（以下簡稱“湖北特檢院”）主持完成的“大容量超高壓氫能儲運安全保障關鍵技術及應用”項目榮獲2024年度湖北省科學技術進步二等獎。

檢測人員在大型儲氫容器高風險部位布置光纖傳感器，實時監測儲氫容器安全狀態。

氫能是一種綠色、高效、安全、可持續的二次能源，被視作21世紀最具發展潛力的清潔能源。據國際氫能委員會預測，2050年全球氫能產業規模將達到5萬億美元。眼下，我國正加速研發和應用氫能軌道交通、氫能船舶、氫燃料電池車等，氫能產業正處在蓬勃發展的上升期。

不過，氫氣是一種高度易燃的物質，氫能是否能廣泛應用，取決于儲氫技術是否安全可靠。氫能儲運設計制造及監測、檢測各環節的安全保障都至關重要。

因此，湖北特檢院牽頭開展了針對大容量、輕量化、高強度的氫能儲運裝備，如大容量超高壓氫能儲運氣瓶（以下簡稱“儲氫瓶”）的安全技術研究。

相比儲存其他氣體，用氣瓶儲存氫的難點在于氫分子結構太小，容易逃逸；用常壓氣瓶儲存氫，能量密度有限。因此，要滿足小型乘用車續航需求，氣瓶壓力等級要達到約70兆帕。

放眼世界，日本、美國等國家能安全應用70兆帕的儲氫瓶，這意味著在正常工作條件下，儲氫瓶最大能承受70兆帕的壓力。一兆帕大約是10個標準大氣壓，70兆帕如果作用在1平方米上，產生壓力為7萬噸，相當于1萬多頭成年大象的重量，可見儲氫瓶“體內”蘊含著巨大能量，一旦發生質量安全問題，后果不堪設想。

湖北特檢院主持的大容量超高壓氫能儲運安全保障關鍵技術及應用項目歷時10年，創新成果斐然。該院聯合長飛（武漢）光系統股份有限公司、三江航天江北公司、華中科技大學等，提出了一種儲氫瓶的優化設計方法，讓儲氫瓶更“抗壓”、更“能裝”。

市面上最常見的儲氫瓶是復合材料儲氫氣瓶，內部像密織的網兜。內膽外面有一個纖維纏繞層，將碳纖維繞著內膽纏繞成型，對內能夠抵御高壓氣體或液體膨脹力，對外能扛住沖擊碰撞，保持氣瓶的完整性。在保證耐壓等級的前提下，減小該層厚度可以存儲更多氫能。按照湖北特檢院牽頭項目提出的方法纏繞的氣瓶，纖維體積降低7%～10%，讓氣瓶的容重比（單位容積內物體的重量）提升4%～5.5%、強度性能提升了8%～10%，項目組聯合企業成功研發了國內首個耐壓75兆帕、儲氫密度高達6%的高性能運輸用氫氣纏繞氣瓶。

湖北特檢院還搭建了多個檢測、監測和預警平臺，為氫能儲運設備做智慧化“體檢”。例如研發了一個智能安全預警平臺，對氫能儲運容器安全情況可實現全時全域一屏盡覽；聯合上海市特檢院共同研發了國內首套氫能源汽車用高壓氫氣集成閥專用測試平臺，測試壓力可以達到105兆帕的超高壓水平；研制了車載高壓儲氫瓶損傷在線檢測系統，湖北特檢院依托國家工業數字成像無損檢測設備質量檢驗檢測中心（湖北），通過新一代超聲技術，隔著儲氫瓶的“肚皮”做無損“CT”，揪出內部可能存在的細小裂縫和損傷，精度可達97%，使氫能乘用車安全更有保障……

目前，項目成果已被國家管網集團、中石化武漢乙烯化工裝置、中國航天三江集團有限公司、長飛光纖光纜股份有限公司、湖北大立容器制造有限公司等大型生產制造企業或檢驗檢測工程采用，應用過程中實現了氫能儲運零事故，近3年產生直接經濟效益達59.4億元。

據統計，項目形成了45項自主知識產權，湖北特檢院牽頭編制了7項標準、獲得12項授權發明專利、13項實用新型專利。

“隨著新質生產力的發展，光電子、新能源汽車、現代化工等領域的各類新質特種設備應運而生。”湖北特檢院相關負責人表示，未來該院將發揮檢驗檢測技術優勢，錨定建設“現場檢驗+固定場所檢驗+新技術應用”新質特種設備檢驗檢測能力體系，努力突破更多關鍵核心技術。