华盛顿州立大学研究人员开发了一个数学模型并提出系列建议，以改善液氢储罐操作，有望使氢成为汽车及其他工业过程动力的更可行替代品。相关研究发表于《低温学》杂志。

研究人员利用实际储罐数据，确定了氢气蒸发和损失的运行模式，这些损失可能高达输送到储罐氢气总量的25%。机械与材料工程学院教授、论文合著者康斯坦丁·马特维耶夫称，若想减少对化石燃料依赖、研发由可再生能源生产的清洁燃料，液氢是合适之选，如今有了模拟液氢供应链重要环节的工具，能让这项绿色经济技术更切实可行。

氢动力汽车是汽油或柴油驱动内燃机的替代品，不会排放有害温室气体，对叉车或卡车等重型机械尤其有吸引力，因为电动汽车在该领域需大量电池。普拉格能源公司运营约250个液氢罐，为全球7万辆氢动力叉车供能，运输着美国约30%的杂货。

然而，氢气储存和运输是行业面临的一大挑战。液氢是多数工业用途中最便捷的氢气形式，但保持液态需将其储存在极低温度下，氢气遇常温会迅速沸腾。为保持氢气液态并运入运出储罐，需采用大量结构元件和机制，如绝缘外壳、压力阀、流体回路和泵，以减少沸腾损失。

论文通讯作者、机械与材料工程学院教授杰克·利奇曼表示，多个复杂过程同时发生，开发理论模型很重要，不仅为了解当前操作，也为投资改进技术。论文第一作者、机械与材料工程学院硕士毕业生Kyle Appel称，氢气转移时损失较大，传输管线冷却过程中，约13%的液态氢分子会因蒸发损失，无法用作液态氢燃料。

华盛顿州立大学研究团队开发了实际储氢罐性能的理论模型，并用普拉格能源公司在役储氢罐数据验证。研究表明，改变液氢储氢罐操作方式可显著减少蒸发损失，通过额外系统改造可实现零蒸发，如改变泄压阀启动时的压力限值，能将氢气损失减少约26%，阿佩尔称这只需改变阀门设定参数，非常简单。

马特维耶夫表示，他们开发的数学模型计算高效。此前更复杂模型需数天在超级计算机上运行，且只能模拟储罐几小时运行，新简化模型根据实际测试数据校准，可在几分钟内模拟数百小时运行。使用此工具可有效探索各种操作变化，可供工业、客户、设计师和政府实体使用。

目前，研究人员正继续与普拉格能源公司合作，研究如何实施对液氢罐的建议，还希望改进模型以更好理解氢气系统中的转移操作、泵和其他设备。此外，他们正在为美国联邦航空管理局进行进一步研究，评估和建模机场液氢的储存情况。

更多信息：KR Appel 等人，《液氢罐运行对蒸发损失影响的建模》，《低温学》(2025 年)