為液氫大規模運輸鋪平道路

2023 年 8 月
，CB&I 的運輸船液氫 (LH₂) 密封係統設計獲得了 DNV 的原則批準 (AiP: Approval in Principle)。憑借 CB&I 成熟的陸上液化氫存儲技術、殼牌在氫運輸船方麵的經驗以及 DNV 的de監jian管guan和he安an全quan專zhuan業ye知zhi識shi，穩wen健jian的de設she計ji現xian已yi準zhun備bei好hao進jin一yi步bu開kai發fa。至zhi關guan重zhong要yao的de是shi，與yu之zhi前qian的de設she計ji相xiang比bi，這zhe將jiang能neng夠gou運yun輸shu更geng多duo氫qing氣qi，從cong而er降jiang低di單dan位wei能neng源yuan的de運yun輸shu成cheng本ben。

航運對於氫氣運輸至關重要

氫不含碳，因此被視為全球減排的潛在關鍵貢獻者，特別是通過電解產生的氫。 然而，其運輸存在一些複雜性。 雖然某些地區可以通過管道進口氫氣，但在較長距離（例如從亞洲到歐洲）上這是不可能的，因此需要運輸解決方案。

由於其更高的能量密度，以液體形式運輸氫氣被認為比氣體更實用。 然而，液氫運輸帶來了一些額外的挑戰，特別是與安全存儲相關的挑戰。

DNV 海事谘詢結構部首席工程師 Tom Klungseth Østvold 表示，“要液化氫氣，必須將其冷卻至-253℃，完成此操作後，液化氫需要存儲在具有最高真空隔熱標準的儲罐中。 將氫氣暴露在普通氣體中會導致嚴重損害以及許多安全隱患。”

借鑒陸上液氫儲存的經驗

利用陸基液氫存儲領域全球領導者的技術專長可以幫助航運業在液氫運輸方麵達到更高的標準。

“CB&I 液氫運輸船的防護係統基於我們的大規模陸上液氫存儲技術，”CB&I研發總監David Creech解釋道。“滿足這些要求的最可靠的設計是真空絕緣雙壁球體，其每天的蒸發率低於0.05%，正如NASA對CB&I儲罐的測試所證明的那樣。 通過將該技術應用於運輸，我們可以為市場提供經過 60 多年運營曆史支持的經過驗證的設計。”

液氫儲罐設計用來適應運輸的挑戰

設計用於運輸的液氫儲罐需要適應完全不同的物理環境
，例如低溫和船舶運動。

Creech表示
，“陸上應用和航運應用之間的一個顯著區別是船舶運動產生的循環載荷。 陸上液氫儲罐是為地震而設計的，但疲勞通常不是一個問題。值得慶幸的是，事實證明，CB&I 用於將內球懸掛在外球內的支撐係統很容易適應疲勞設計。”

殼牌將航海經驗融入儲罐設計

殼牌的專業知識在使 CB&I 的設計適應海洋環境方麵同樣有價值。

“經過初步討論
，雙方同意 CB&I jiangliyongqizaiyeqingchucunfangmiandefengfujingyanlaikaifaanquankexitong，kepaijiangtigongdalianghaishizhuanyezhishi，baokuoyingyongzaiyeqingshebeihesheshideshejiheyunyingzhonghuodedejingyan
，”殼牌國際貿易與航運有限公司 IRD 項目經理 James Cocks 說道。

2023年初，船舶設計師Houlder為殼牌完成了一艘20,000 m³液氫運輸船的概念設計開發。 隨後
，殼牌采取了一係列舉措，包括燃料和動力安排的可行性研究、概念總體布置、船體設計和動力以及結構設計工作。

克服液氫標準的差距和成熟度

將這一初始設計應用於 AiP 還需要仔細考慮海事法規和安全規範，包括船級規則、《國際散裝運輸液化氣體船舶建造和設備規則》（IGC 規則: the International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk (IGC Code)）以及 IMO散裝運輸液化氫臨時建議，決議MSC.420(97)。 對於相對新穎的海事技術來說
，這是一個具有挑戰性的命題。

“海上運輸中液氫防護係統的規則和法規的不成熟是一個重大挑戰。 這導致在項目開始時就決定應適用 IMO IGC 規則的哪些部分，盡管該規則目前不包括將液氫作為貨物，”Cocks 說。

縮小與 DNV 監管專業知識的差距

DNV 在海事法規方麵的經驗和專業知識對於順利完成這一過程發揮了重要作用。

Creech 表示，“液化氫存儲的陸上和航運應用的標準在很大程度上是一項正在進行的工作，DNV向CB&I 提供了有關 IGC 規則和船級規則如何看待液氫防護係統獨特方麵的重要見解。

Østvold 說道，“DNV 職責的一個關鍵部分是解釋監管框架以及這與 CB&I 在設計這些儲罐時所采用的框架有何不同。他們很高興采納這一建議並將其應用到他們的設計中。”

適應於海事標準的成功設計

與 DNV 的密切合作對原始設計進行了一些漸進的改變，從而形成了一個強大且完全適合海上運輸的概念。

Østvold表示，“這是一個順利的過程，各方都進行了良好的對話，我們涵蓋了很多領域，可能比 AiP 嚴格必要的細節更詳細
，但這導致了最終的設計是安全的，並且幾乎沒有不確定性。”

實現 AiP 是氫供應鏈的一個重要裏程碑

獲得 DNV 的 AiP 是液氫載體概念發展的一個重要裏程碑，為氫供應鏈的進一步發展鋪平了道路。

Cocks 表示：“DNV 授予 AiP 是(shi)該(gai)領(ling)域(yu)創(chuang)新(xin)前(qian)沿(yan)公(gong)司(si)之(zhi)間(jian)大(da)量(liang)辛(xin)勤(qin)工(gong)作(zuo)和(he)合(he)作(zuo)的(de)結(jie)果(guo)。為(wei)了(le)支(zhi)持(chi)液(ye)氫(qing)在(zai)能(neng)源(yuan)轉(zhuan)型(xing)中(zhong)的(de)作(zuo)用(yong)，迫(po)切(qie)需(xu)要(yao)證(zheng)明(ming)其(qi)作(zuo)為(wei)可(ke)行(xing)能(neng)源(yuan)載(zai)體(ti)的(de)潛(qian)力(li)。實(shi)現(xian)這(zhe)一(yi) AiP 是朝著正確方向邁出的重要一步。”

液氫儲罐尺寸可擴展

這次合作的成功已經促使這些公司探索如何在未來擴展這種設計。

Creech 表示
，“CB&I 目前的技術可以擴展到每個儲罐 40,000 m³，這足以容納容量高達 200,000 m³的運輸船，我們現在的重點是與造船廠合作

，將我們的安全殼係統集成到針對液氫進行優化的船舶中。”

CB&I公司的新型雙球罐設計將比傳統設計能夠運輸更大體積的液態氫，並已獲得DNV的AiP。

氫能在未來能源結構中的作用

由於氫被視為未來的關鍵燃料，CB&I已經在計劃進一步的技術開發。Creech說:“我們非常積極地研究和開發低溫儲存技術，這樣我們就可以繼續為陸上和航運市場帶來液態氫的創新。”

正如該項目所表明的那樣，與海事專家的合作對未來的成功至關重要。

“DNV將繼續支持CB&I和殼牌等公司在氫技術和基礎設施開發的前沿，”Østvold總結道。“這將需要對規則進行導航
，並認識到安全應始終是創新的核心。”

翻譯人：沈亞皓

來源：https://fuelcellsworks.com/news/paving-the-way-for-large-scale-transportation-of-liquid-hydrogen/