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氫能的應(yīng)用前景：VICTREX PEEK助力能源體系向氫能轉(zhuǎn)型

24 MAY 2021

Erin Bryce

能源業(yè)務(wù)單元細(xì)分市場技術(shù)經(jīng)理

目前，世界各國都在采取行動，限制氣候變化帶來的影響。在此背景下，使用可再生能源生產(chǎn)的氫有望成為主要的清潔能源，不僅可以為住宅和工業(yè)供熱，還可以為汽車、飛機(jī)、火車和輪船提供燃料。氫能作為工業(yè)能源目前還是一項新技術(shù)，其所涉及的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)因素極為復(fù)雜。人們普遍認(rèn)為，要從"灰氫"過渡到"綠氫"，至少需要經(jīng)歷一個中間階段——"藍(lán)氫"。過渡的每個階段都將面臨一系列技術(shù)和商業(yè)方面的挑戰(zhàn)。

幸運(yùn)的是，用于化工和石化行業(yè)的氫氣等壓縮氣體基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)問世^[2]。多年來，采用威格斯聚醚醚酮（PEEK）聚合物制成的部件在密封、絕緣、壓縮、儲存和輸送方面一直發(fā)揮關(guān)鍵的作用。隨著PEEK技術(shù)在氫能領(lǐng)域的引入和推廣，未來氫供應(yīng)鏈的發(fā)展有望加快。

氫能供應(yīng)鏈

要使氫成為具有成本優(yōu)勢和能源效率、既安全又環(huán)保的燃料，技術(shù)路線的選擇必須慎之又慎。未來的氫能供應(yīng)鏈可能會很復(fù)雜，因為氫的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、儲存、輸送和使用的方式可能會有很多（圖1）。

這些技術(shù)路線的共同目標(biāo)包括：

減少排放（降低滲透率）
提高效率（高比強(qiáng)度、低摩擦、低磨損）
提高可靠性和使用壽命（耐化學(xué)腐蝕性、熱穩(wěn)定性）
減少環(huán)境健康安全（EHS）風(fēng)險（排放量減少）

從氫氣的生產(chǎn)到使用的整個過程中，涉及多個儲存和裝卸環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都要求準(zhǔn)確、安全的氫轉(zhuǎn)移。從液化到氣化，聚合物和彈性體材料對于整個供應(yīng)鏈而言都是不可或缺的^[1][4]。

圖1：氫的生產(chǎn)、輸送和最終使用^[3]。

VICTREX PEEK聚合物解決方案

VICTREX? PEEK及其復(fù)合材料集眾多獨(dú)特的優(yōu)異性能于一身——小至分子，大到宏觀結(jié)構(gòu)，均可助其保持高強(qiáng)度和高韌性，滿足密封件、閥門和壓縮機(jī)填料等應(yīng)用對極端溫度、低滲透、低摩擦和高耐磨性的要求。

極端溫度：在超低溫還是高溫環(huán)境下保持高強(qiáng)度和高韌性。
同等剛度下重量更輕：與某些金屬相比，同等剛度下重量減輕達(dá)70-85%。比強(qiáng)度更高，因此效率更高。
摩擦學(xué)性能：能夠在流體動力、混合摩擦、邊界潤滑甚至干磨情況下工作。
性能穩(wěn)定：在腐蝕性、污染性和高溫工況下保持穩(wěn)定的性能。
性能可調(diào)節(jié)：PAEK和PEEK聚合物為熱塑性材料，可利用添加劑配制出所需要的性能。

PEEK在未來氫能領(lǐng)域的應(yīng)用

從氫能供應(yīng)鏈的需求與基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)部各環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系可以看出，PEEK可能為特定應(yīng)用帶來潛在價值（表4）。

表4：面向氫能供應(yīng)鏈的PEEK解決方案。

多年來，采用威格斯PEEK制成的部件一直是輸送氫氣等氣體的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分。調(diào)整和改進(jìn)現(xiàn)有基于PEEK的密封、絕緣和壓縮技術(shù)，有望成為一種切實可行的技術(shù)手段，以加快實現(xiàn)能源體系向氫能轉(zhuǎn)型。憑借這些優(yōu)勢和技術(shù)特性，以及現(xiàn)有加工廠商、模具制造商、一級供應(yīng)商和OEM廠商的生產(chǎn)設(shè)施，VICTREX PEEK有望快速擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。40多年來，威格斯積累了豐富的專業(yè)知識和經(jīng)驗，能夠為氫能供應(yīng)鏈所需的新一代部件的開發(fā)助一臂之力。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)于作者

Erin Bryce，能源業(yè)務(wù)單元細(xì)分市場技術(shù)經(jīng)理

Erin于2013年加入威格斯，擔(dān)任科學(xué)家，目前是能源業(yè)務(wù)單元細(xì)分市場技術(shù)經(jīng)理，負(fù)責(zé)推動多個能源細(xì)分市場的材料研究、測試和分析。Erin擁有英國利茲大學(xué)化學(xué)專業(yè)理學(xué)士學(xué)位，是英國皇家化學(xué)學(xué)會的特許化學(xué)家會員。

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