氫能的應用前景：VICTREX PEEK助力能源體系向氫能轉型
24 MAY 2021
Erin Bryce
能源業務單元細分市場技術經理
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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的氫有望成為主要的清潔能源，不僅可以為住宅和工業供熱，還可以為汽車、飛機、火車和輪船提供燃料。氫能作為工業能源目前還是一項新技術，其所涉及的經濟和技術因素極為復雜。人們普遍認為，要從"灰氫"過渡到"綠氫"，至少需要經歷一個中間階段——"藍氫"。過渡的每個階段都將面臨一系列技術和商業方面的挑戰。
幸運的是，用于化工和石化行業的氫氣等壓縮氣體基礎設施已經問世[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揮關鍵的作用。隨著PEEK技術在氫能領域的引入和推廣，未來氫供應鏈的發展有望加快。
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氫能供應鏈
要使氫成為具有成本優勢和能源效率、既安全又環保的燃料，技術路線的選擇必須慎之又慎。未來的氫能供應鏈可能會很復雜，因為氫的生產、轉換、儲存、輸送和使用的方式可能會有很多（圖1）。
這些技術路線的共同目標包括：
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減少排放（降低滲透率）
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提高效率（高比強度、低摩擦、低磨損）
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提高可靠性和使用壽命（耐化學腐蝕性、熱穩定性）
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減少環境健康安全（EHS）風險（排放量減少）
從氫氣的生產到使用的整個過程中，涉及多個儲存和裝卸環節，每個環節都要求準確、安全的氫轉移。從液化到氣化，聚合物和彈性體材料對于整個供應鏈而言都是不可或缺的[1][4]。
圖1：氫的生產、輸送和最終使用[3]。
VICTREX PEEK聚合物解決方案
VICTREX? PEEK及其復合材料集眾多獨特的優異性能于一身——小至分子，大到宏觀結構，均可助其保持高強度和高韌性，滿足密封件、閥門和壓縮機填料等應用對極端溫度、低滲透、低摩擦和高耐磨性的要求。
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極端溫度：在超低溫還是高溫環境下保持高強度和高韌性。
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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70-85%。比強度更高，因此效率更高。
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摩擦學性能：能夠在流體動力、混合摩擦、邊界潤滑甚至干磨情況下工作。
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性能穩定：在腐蝕性、污染性和高溫工況下保持穩定的性能。
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性能可調節：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在未來氫能領域的應用
從氫能供應鏈的需求與基礎設施內部各環節之間的聯系可以看出，PEEK可能為特定應用帶來潛在價值（表4）。
表4：面向氫能供應鏈的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有基礎設施的組成部分。調整和改進現有基于PEEK的密封、絕緣和壓縮技術，有望成為一種切實可行的技術手段，以加快實現能源體系向氫能轉型。憑借這些優勢和技術特性，以及現有加工廠商、模具制造商、一級供應商和OEM廠商的生產設施，VICTREX PEEK有望快速擴大生產規模。40多年來，威格斯積累了豐富的專業知識和經驗，能夠為氫能供應鏈所需的新一代部件的開發助一臂之力。
參考文獻
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Staffell, I., Scamman, D., Velazquez Abad, A., Balcombe, P., Dodds, P.E., Elkins, P., Shah, N., Ward, K.R.(2019) . Energy Environ. Sci., 12, 463
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Aarnes, J., Eijgelaar, M., Hektor, E.A. (2018) Hydrogen as an Energy Carrier [white paper] . DNV.GL,?https://www.itm-power.com/images/NewsAndMedia/Reports/New_energy_value_chains_Hydrogen_as_an_energy_carrier_DNV-GL_November_20.pdf
關于作者
Erin Bryce，能源業務單元細分市場技術經理
Erin于2013年加入威格斯，擔任科學家，目前是能源業務單元細分市場技術經理，負責推動多個能源細分市場的材料研究、測試和分析。Erin擁有英國利茲大學化學專業理學士學位，是英國皇家化學學會的特許化學家會員。
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