氫能是一種多來源、多用途、零排放的清潔能源，在我國(guó)能源轉(zhuǎn)型中扮演關(guān)鍵角色，將成為我國(guó)新能源體系的關(guān)鍵組成部分，推動(dòng)能源領(lǐng)域向綠色、低碳方向轉(zhuǎn)型。氫能產(chǎn)業(yè)涵蓋生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)，其中，氫能儲(chǔ)運(yùn)被視為連接生產(chǎn)與應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但卻面臨密度低、成本高和安全性差等挑戰(zhàn)。目前，主要有加壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)化學(xué)儲(chǔ)氫和固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)，技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用前景、瓶頸挑戰(zhàn)各異。研究氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望，旨在為我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。同時(shí)，在“雙碳”目標(biāo)下，為提升我國(guó)氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)水平提出建議，切實(shí)推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)發(fā)展，更好實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型。

氫能作為一種多來源、多用途、零排放的清潔能源，已成為全球推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和培育經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)點(diǎn)的關(guān)鍵戰(zhàn)略選擇。2022年3月，國(guó)家發(fā)展改革委連同國(guó)家能源局發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》，明確氫能將成為我國(guó)新能源體系的關(guān)鍵組成，推動(dòng)能源領(lǐng)域向綠色、低碳方向轉(zhuǎn)型的重要抓手，以及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心焦點(diǎn)。到2035年，我國(guó)將打造一條完備的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，并實(shí)現(xiàn)可再生氫氣在終端能源消費(fèi)中占比的顯著增長(zhǎng)，為能源的綠色轉(zhuǎn)型提供穩(wěn)固支撐。

氫能具有來源多樣化、無污染排放等優(yōu)點(diǎn)，在各領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是在全球范圍內(nèi)促進(jìn)能源布局轉(zhuǎn)型、催生經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)區(qū)的關(guān)鍵戰(zhàn)略選項(xiàng)。氫能產(chǎn)業(yè)包括生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)，共同構(gòu)成交錯(cuò)縱橫、連接緊密的產(chǎn)業(yè)鏈條，其中，儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)被視為氫能產(chǎn)業(yè)鏈的核心。然而，由于氫能易擴(kuò)散、燃點(diǎn)低、體積能量密度?。s是汽油的1/3000）、爆炸濃度區(qū)域廣、對(duì)金屬材料易產(chǎn)生氫脆影響，且由于其應(yīng)用情境多樣化與復(fù)雜化程度的與日俱增，氫能的安全高效儲(chǔ)運(yùn)正面臨新挑戰(zhàn)和嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)。研究氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)現(xiàn)狀與前景，有助于深入分析我國(guó)氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，解決氫能儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)現(xiàn)存的儲(chǔ)氫密度低、成本高和安全性差等問題，為我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐，具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

1氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1儲(chǔ)氫技術(shù)

目前，氫能主要有3種儲(chǔ)存途徑，即氣態(tài)儲(chǔ)存、液態(tài)儲(chǔ)存和固態(tài)儲(chǔ)存。不同方式優(yōu)缺點(diǎn)不同，應(yīng)用場(chǎng)景和適用需求不同。

1.1.1加壓氣態(tài)儲(chǔ)氫

目前，將氫氣壓縮儲(chǔ)存是普遍采用的氫能儲(chǔ)存方式，即通過施加壓力，使氫氣在高壓環(huán)境中以密集的氣體形態(tài)儲(chǔ)存。氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)提升了氫氣密集度，實(shí)現(xiàn)了更高效的氫能儲(chǔ)運(yùn)效果，是基本且關(guān)鍵的氫能儲(chǔ)運(yùn)策略。

根據(jù)壓力不同，氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)可分為低壓儲(chǔ)氫（＜35MPa）和高壓儲(chǔ)氫(≥35MPa）。高壓儲(chǔ)氫具有一系列獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。首先，在設(shè)備方面，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供了便利。其次，與其他儲(chǔ)氫技術(shù)相比，高壓儲(chǔ)氫在壓縮氫氣制備方面能耗較低，從而有助于提高整個(gè)系統(tǒng)的能效性能。該技術(shù)溫度適應(yīng)范圍廣，能在不同環(huán)境條件下可靠運(yùn)行，且具備成本低、儲(chǔ)放速度快等優(yōu)勢(shì)。然而，高壓儲(chǔ)氫也有一定缺點(diǎn)，其中，最顯著的是單位質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度相對(duì)較低。這意味著相較于其他儲(chǔ)氫技術(shù)，高壓儲(chǔ)氫在單位空間內(nèi)可儲(chǔ)存的氫氣量有限。因此，高壓儲(chǔ)氫更適用于小規(guī)模儲(chǔ)氫應(yīng)用場(chǎng)景，如移動(dòng)設(shè)備、便攜氫能系統(tǒng)以及特定工業(yè)領(lǐng)域等需求。高壓儲(chǔ)氫瓶主要有4類，即純鋼制瓶體、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶體、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶體以及塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶體（見表1）。

內(nèi)膽是儲(chǔ)氫瓶的核心構(gòu)造，其制作工藝直接影響到儲(chǔ)氫瓶的適用類型。固定式大型儲(chǔ)氫瓶通常采用鋼質(zhì)無縫內(nèi)膽，主要用于加氫站儲(chǔ)氫。例如，中集安瑞科研發(fā)的鋼質(zhì)無縫高壓儲(chǔ)氫瓶，特別適用于70MPa加氫站，設(shè)計(jì)壓力可達(dá)103MPa，最大工作壓力可達(dá)93MPa。高壓輕質(zhì)儲(chǔ)氫瓶通常采用碳纖維外層搭配鋁/塑料內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于車載儲(chǔ)氫瓶。目前，我國(guó)已取得Ⅲ型瓶技術(shù)的成熟突破，35MPa和70MPa的Ⅲ型瓶已成功投入使用，尤其在燃料電池汽車領(lǐng)域取得顯著進(jìn)展。天海工業(yè)等分別推出了各自的儲(chǔ)氫瓶產(chǎn)品和技術(shù)解決方案，部分企業(yè)將Ⅳ型瓶作為業(yè)務(wù)發(fā)展重點(diǎn)。國(guó)外則廣泛采用Ⅳ型瓶作為燃料電池汽車的儲(chǔ)氫瓶。

當(dāng)前，高壓儲(chǔ)氫尚不滿足美國(guó)能源部為車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)設(shè)定的技術(shù)規(guī)范。通過先進(jìn)的材料科學(xué)和工程技術(shù)，設(shè)計(jì)制造出更輕便、更堅(jiān)固、更安全的儲(chǔ)氫瓶，有望突破當(dāng)前技術(shù)瓶頸，提升高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)性能。

低壓儲(chǔ)氫適用于大規(guī)模儲(chǔ)氫應(yīng)用場(chǎng)景，主要用于工業(yè)領(lǐng)域。在我國(guó)，達(dá)到萬噸級(jí)別的綠色氫能示范項(xiàng)目普遍采用了低壓球型儲(chǔ)氫設(shè)施。例如，現(xiàn)階段已投入使用的全球最大光電轉(zhuǎn)化綠氫項(xiàng)目——中國(guó)石化位于中國(guó)新疆庫車地區(qū)的年產(chǎn)量2萬噸的綠氫示范基地，特別建設(shè)了一系列1.55MPa施壓、單罐儲(chǔ)氫2000立方米的低壓儲(chǔ)氫球罐。低壓儲(chǔ)氫的缺點(diǎn)是球罐占地面積大、儲(chǔ)存效率低，此外，氫氣的頻繁充裝和外輸對(duì)儲(chǔ)氫球罐的鋼材抗疲勞性和管閥密封性帶來了很大挑戰(zhàn)，設(shè)施存在一定安全隱患。

1.1.2低溫液態(tài)儲(chǔ)氫

低溫液態(tài)儲(chǔ)氫是一種先在一定條件下(-240℃,0.1MPa）將氫氣壓縮冷卻至液態(tài)，再將其儲(chǔ)存在絕熱真空容器中（–253℃,0.1MPa）的儲(chǔ)氫方式。這種先進(jìn)的儲(chǔ)氫技術(shù)具有多方面優(yōu)勢(shì)，包括體積密度高、安全性好、氫氣純度大以及加注速度快，特別適用于大規(guī)模、遠(yuǎn)距離的氫氣運(yùn)輸。相對(duì)于其他儲(chǔ)氫技術(shù)，低溫液態(tài)儲(chǔ)氫在體積密度方面表現(xiàn)出色，可有效減小儲(chǔ)氫系統(tǒng)的空間需求。其優(yōu)越的安全性源于液態(tài)儲(chǔ)存形式，氫氣在極低溫度下被液化，擴(kuò)散速度和潛在安全風(fēng)險(xiǎn)被顯著降低。此外，儲(chǔ)存過程中氫氣的高純度也有利于提高儲(chǔ)氫系統(tǒng)的效能。需注意的是，氫氣液化的能耗強(qiáng)度與規(guī)模呈負(fù)相關(guān)，即規(guī)模越大，能耗越低?，F(xiàn)階段，基于低溫液化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的液氫質(zhì)量?jī)?chǔ)存密度與體積儲(chǔ)存密度可達(dá)5.5%和71千克/立方米。然而，相較于傳統(tǒng)液態(tài)燃料（如柴油或航空燃油），液氫的體積能量密度偏低，在商業(yè)化方面受到較多限制。

在歐洲、美洲、日本等國(guó)家和地區(qū)，液氫技術(shù)已日漸成熟，液氫儲(chǔ)運(yùn)部門已步入規(guī)模化應(yīng)用的新階段。在液氫儲(chǔ)罐的內(nèi)膽設(shè)計(jì)上，國(guó)外采用了成熟度較高的球形結(jié)構(gòu)，結(jié)合多層真空隔熱技術(shù)和主動(dòng)絕熱的制冷機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了高絕熱和低耗損。日本川崎重工研發(fā)的球形液氫儲(chǔ)罐容量高達(dá)1萬立方米，美國(guó)McDermott推出的液氫儲(chǔ)罐容量高達(dá)4000立方米。這些先進(jìn)的液氫儲(chǔ)罐不僅在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)了高效的絕熱性能，還在技術(shù)上展現(xiàn)了領(lǐng)先水平。由此可見，液氫技術(shù)的發(fā)展已超越試驗(yàn)階段，取得了一定應(yīng)用成果。

在我國(guó)，液氫技術(shù)主要投用于航空航天領(lǐng)域，其日常應(yīng)用尚處于起步階段。近年來，盡管我國(guó)在液氫技術(shù)研發(fā)方面有所突破（2022年，國(guó)內(nèi)首臺(tái)日產(chǎn)量1.5噸級(jí)氫氣液化完整設(shè)備由中科富海成功開發(fā)），但在液氫儲(chǔ)存的核心零部件技術(shù)上還未能實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先，氫氣液化設(shè)備的關(guān)鍵零部件仍依靠進(jìn)口滿足。

低溫液態(tài)儲(chǔ)氫的平準(zhǔn)化成本超20元/千克，規(guī)?；l(fā)展的前提是進(jìn)一步降低能耗和成本。此外，由于液氫儲(chǔ)罐內(nèi)外溫差巨大，對(duì)儲(chǔ)罐的絕熱性要求極高，大容積的低溫液氫儲(chǔ)罐仍是研究重點(diǎn)。未來，加強(qiáng)我國(guó)液氫技術(shù)在民用領(lǐng)域的研究和發(fā)展，特別是液氫儲(chǔ)存關(guān)鍵零部件的自主創(chuàng)新，是推動(dòng)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)更全方面、更高質(zhì)量發(fā)展的重要思路。加大對(duì)液氫技術(shù)的支持力度，提高關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化水平，有助于更好滿足不同領(lǐng)域的液氫需求，加速氫能在能源轉(zhuǎn)型中的廣泛應(yīng)用。

1.1.3液態(tài)化學(xué)儲(chǔ)氫

化學(xué)儲(chǔ)氫的技術(shù)原理是通過氫氣和儲(chǔ)氫介質(zhì)在特定條件下反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物儲(chǔ)存氫氣，再通過變化特定條件釋放氫氣，主要有3種方式，即有機(jī)液體儲(chǔ)氫、液氨儲(chǔ)氫和甲醇儲(chǔ)氫。

有機(jī)液體儲(chǔ)氫即氫氣與液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫載體反應(yīng)生成穩(wěn)定的液態(tài)有機(jī)氫化合物，以實(shí)現(xiàn)氫氣的儲(chǔ)運(yùn)等目的。常見的液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫載體包括環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷等。此方法的優(yōu)勢(shì)是儲(chǔ)氫密度較高（6%），在常溫常壓下具有穩(wěn)定性，易于利用已有的儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施，可多次循環(huán)使用。劣勢(shì)是必須添置加氫和脫氫設(shè)備，從而導(dǎo)致成本費(fèi)用上漲，此外，脫氫效率普遍較低，且易引發(fā)其他非預(yù)期化學(xué)反應(yīng)，難以保證氫氣的純凈度。目前，有機(jī)液體儲(chǔ)氫還處于小規(guī)模示范階段，德國(guó)Ballard計(jì)劃在德國(guó)西部建設(shè)世界最大的綠氫儲(chǔ)存中試工廠，每年可在液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫載體（二芐基甲苯）上儲(chǔ)存約1800噸氫氣。提高液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫載體在低溫下的加/脫氫效率，是該技術(shù)從試驗(yàn)階段走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。同時(shí)，由于脫氫過程需消耗約30%的能量，并在全生命周期中產(chǎn)生碳排放，因此，有機(jī)液體儲(chǔ)氫能否成為長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)闹髁鞣绞剑写M(jìn)一步驗(yàn)證。

氫能的儲(chǔ)運(yùn)還可通過氫氣與氮?dú)饣袭a(chǎn)生液氨的方式實(shí)現(xiàn)，即液氨儲(chǔ)氫。液氨可在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和400℃的條件下分解，重新釋放出氫氣。液氨分解的催化劑主要有釕、鐵、鈷和鎳等，其中，釕基催化劑活性最強(qiáng)。液氨儲(chǔ)氫被認(rèn)為是最具前景的儲(chǔ)氫技術(shù)之一，其優(yōu)勢(shì)是氨氣的液化溫度（–33℃)遠(yuǎn)低于氫氣的液化溫度。此外，液氨的體積儲(chǔ)存密度比液氫高50%，在體積相同的容器中可儲(chǔ)存的氫氣更多。同時(shí)，由于液氨的儲(chǔ)存環(huán)境與丙烷近似，因此，可借助現(xiàn)有的丙烷儲(chǔ)存技術(shù)和設(shè)施有效減少儲(chǔ)存成本。

日本政府在《能源戰(zhàn)略計(jì)劃》中預(yù)測(cè)，2030年，“氨—?dú)洹蹦茉磳⒃诎l(fā)電廠和船舶燃料領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。我國(guó)也著手建立了“氨—?dú)淠茉粗卮螽a(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)”，致力于探索以液氨為載體的氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)路線。然而，在“氨—?dú)洹蹦茉大w系中，雖然合成氨工業(yè)相對(duì)成熟，但其生產(chǎn)工藝能源消耗巨大（占全球能源消耗的1%～2%）。同時(shí)，傳統(tǒng)的液氨分解制氫需要較高的反應(yīng)溫度，這是大規(guī)模“氨—?dú)洹鞭D(zhuǎn)化的制約因素之一。因此，為實(shí)現(xiàn)綠氨的低溫高壓合成與分解，降低能源消耗，研發(fā)高效的多相催化劑（釕基催化劑、鎳基催化劑等）已成為當(dāng)務(wù)之急。中國(guó)石化廣西南寧振興加能站產(chǎn)量500標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)的站內(nèi)氨制氫加氫裝置已于2023年12月投產(chǎn)，產(chǎn)出氫氣純度達(dá)99.999%，是我國(guó)首座商業(yè)化氨制氫加氫一體站，用氫成本降幅約60%，氫氣運(yùn)營(yíng)成本接近柴油。除了技術(shù)難題外，液氨具有毒性、親水性和腐蝕性等特性，因此，要實(shí)現(xiàn)液氨的大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)，必須全面考慮并完善配套的基礎(chǔ)設(shè)施，在技術(shù)、安全、防腐蝕等方面全力確保氫能儲(chǔ)運(yùn)安全可靠。

甲醇儲(chǔ)氫即二氧化碳和氫氣反應(yīng)生成綠色甲醇后以液態(tài)甲醇形式儲(chǔ)運(yùn)氫氣，到達(dá)目的地后通過甲醇裂解等方式釋放氫氣。液態(tài)甲醇被視為理想的液態(tài)儲(chǔ)氫材料之一。相較于液氫，甲醇的生產(chǎn)和運(yùn)輸成本更低，化學(xué)穩(wěn)定性更高。值得注意的是，甲醇儲(chǔ)氫還有助于解決環(huán)境問題，因?yàn)槎趸冀?jīng)氫化被轉(zhuǎn)化為甲醇，實(shí)現(xiàn)了廢氣的循環(huán)再利用，符合可持續(xù)發(fā)展理念。儲(chǔ)存甲醇無需特殊溫度和壓力條件，無強(qiáng)烈氣味，且與之相關(guān)的技術(shù)支持設(shè)備較為齊全。目前，“甲醇—?dú)洹蹦茉大w系仍處于小規(guī)模示范階段，二氧化碳?xì)浠萍状技夹g(shù)也處于試驗(yàn)階段。中國(guó)中化構(gòu)建出的年產(chǎn)量5000噸的低消耗雙階段二氧化碳?xì)浠萍状籍a(chǎn)業(yè)試點(diǎn)項(xiàng)目已于2023年開始試運(yùn)行，標(biāo)志著年產(chǎn)量10萬噸規(guī)模的商業(yè)示范設(shè)施得到了推進(jìn)。目前，二氧化碳?xì)浠萍状技夹g(shù)普遍存在一些問題，包括轉(zhuǎn)化率低、選擇性差、生產(chǎn)成本高等。

甲醇制氫主要有甲醇裂解制氫和重整制氫2種技術(shù)路線，均較為成熟。中國(guó)石化大連盛港綜合加能站產(chǎn)量500標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)的站內(nèi)甲醇制氫加氫裝置已于2023年2月投產(chǎn)，產(chǎn)出氫氣純度達(dá)99.999%，是我國(guó)首座站內(nèi)甲醇制氫加氫一體站，成本較加氫站傳統(tǒng)用氫方式可降低20%以上。盡管如此，從甲醇中提取氫氣的做法仍受制于一些技術(shù)挑戰(zhàn)，包括分解過程中的碳堆積以及催化劑的持久穩(wěn)定和使用壽命等問題。同時(shí)，重整制氫需要高溫高壓環(huán)境，對(duì)設(shè)備的耐久性提出了更高要求。

1.1.4固態(tài)儲(chǔ)氫

固態(tài)儲(chǔ)氫利用化學(xué)或物理吸附原理將氫氣儲(chǔ)存于固態(tài)儲(chǔ)氫載體中。相較于其他儲(chǔ)氫方式，固態(tài)儲(chǔ)氫具有體積儲(chǔ)氫密度高、安全性好、儲(chǔ)放速度穩(wěn)定以及無需管道運(yùn)輸?shù)葍?yōu)勢(shì)。常見載體涵蓋各類納米物質(zhì)和多種金屬。金屬儲(chǔ)氫的原理是金屬或金屬合金作為儲(chǔ)氫載體與氫氣反應(yīng)生成金屬氫化物，通過載體縮減其內(nèi)部氫原子間的相隔距離，增加儲(chǔ)氫密度。金屬氫化物僅加熱即可反向變回金屬并釋放氫氣。盡管鈦鐵合金、鑭鎳合金、鈦鋯合金等金屬氫化物的體積儲(chǔ)氫密度較高，但在中等條件下的實(shí)際儲(chǔ)氫量通常不超過質(zhì)量的3%，難以充分滿足車用儲(chǔ)氫系統(tǒng)的需求。相反，鎂基合金則因其質(zhì)量小、密度低、儲(chǔ)氫量大、資源多、成本低等特性脫穎而出。其中，氫化鎂是一種典型的鎂基儲(chǔ)氫合金，其理論儲(chǔ)氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)7.7%，缺點(diǎn)是脫氫溫度較高且速度較慢。未來，研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注固態(tài)儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫性能的提升，以更好滿足氫能的應(yīng)用需求。

目前，在全球范圍內(nèi)，固態(tài)儲(chǔ)氫正處于試驗(yàn)階段，產(chǎn)業(yè)培育尚需時(shí)間。固態(tài)儲(chǔ)氫面臨的技術(shù)瓶頸包括加氫難度較大、氫化物封裝成本較高等問題，這些直接影響了固態(tài)儲(chǔ)氫的深入發(fā)展和廣泛應(yīng)用，迫切需要通過新型固態(tài)儲(chǔ)氫材料的研發(fā)和應(yīng)用以及加/脫氫反應(yīng)的優(yōu)化和升級(jí)，攻克技術(shù)難關(guān)，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步?？茖W(xué)家試圖找到活性和穩(wěn)定性更高的固態(tài)儲(chǔ)氫材料，以提高效率并降低成本。美國(guó)GKN開發(fā)的260千克級(jí)固態(tài)儲(chǔ)氫裝置已在ARIES工廠示范應(yīng)用，上海交通大學(xué)也已開發(fā)出70千克級(jí)鎂基儲(chǔ)氫示范裝置。未來，更多新穎且高效的固態(tài)儲(chǔ)氫材料有望問世。

1.2運(yùn)氫技術(shù)

1.2.1高壓氣態(tài)運(yùn)氫

高壓氣態(tài)運(yùn)氫是一種適用于陸上近距離（不超過200千米）配送場(chǎng)景的商業(yè)運(yùn)氫方式，技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)性高。以高壓氣態(tài)形式實(shí)現(xiàn)氫氣輸送需要2類設(shè)備，即管束式集裝箱和氫氣專用長(zhǎng)管掛車。管束式集裝箱可滿足少量氫氣的輸送需求，氫氣專用長(zhǎng)管掛車則主要承擔(dān)大宗氫氣輸送任務(wù)。國(guó)外已研制出45MPa和52MPa壓力級(jí)別的纖維全纏繞高壓氣瓶掛車，單車載量約700千克，且可與加氫站自動(dòng)連接，有效提升了氫氣輸送效率。同時(shí)，國(guó)外高壓氣態(tài)運(yùn)氫的商業(yè)模式也較為成熟，能在無補(bǔ)貼的情況下實(shí)現(xiàn)盈利。目前，我國(guó)主要使用20MPa的鋼制大容積無縫高壓氣瓶長(zhǎng)管掛車，單車載量約300千克，運(yùn)氫的平準(zhǔn)化成本約5元/千克?？紤]到加壓成本，當(dāng)高壓氣態(tài)運(yùn)氫近距離配送的經(jīng)濟(jì)輻射半徑在200千米以內(nèi)時(shí)，總成本不超過15元/千克（見圖1）。

提升氫氣近距離配送經(jīng)濟(jì)性的途徑主要有2種。一是提高氣瓶壓力，增加單車載量。需加快推廣Ⅱ型瓶或Ⅲ型瓶長(zhǎng)管拖車，降低車輛自重，提升儲(chǔ)運(yùn)能力。當(dāng)氣瓶壓力升至30Mpa和50Mpa時(shí)，長(zhǎng)管掛車運(yùn)氫成本有望降至每100千米3.0元/千克和1.5～2.0元/千克，較20Mpa時(shí)降低約40%和60%。二是優(yōu)化商業(yè)模式，提升儲(chǔ)運(yùn)效率。目前，已有部分企業(yè)通過更換管束式集裝箱節(jié)省裝卸時(shí)間，降低全生命周期氫氣儲(chǔ)運(yùn)平準(zhǔn)化成本。

1.2.2液態(tài)運(yùn)氫

液態(tài)運(yùn)氫的常用方式是將液氫裝入高度絕熱的低溫儲(chǔ)罐或槽罐，通過槽車、火車、駁船等工具長(zhǎng)途運(yùn)輸。一般而言，每個(gè)儲(chǔ)罐或槽罐的容量在40～65立方米/瓶和300～600立方米/車之間。液氫槽車通常用于中短距離的城市間氫氣運(yùn)輸，當(dāng)距離超過400千米時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益顯著提升。目前，國(guó)外領(lǐng)先的車載液氫儲(chǔ)罐容量最大可達(dá)360立方米，我國(guó)同樣擁有容量300立方米液氫槽車的制造生產(chǎn)能力。專用液氫駁船在長(zhǎng)距離海上運(yùn)輸中成本優(yōu)勢(shì)顯著。2021年，日本成功實(shí)現(xiàn)從澳大利亞到神戶的海上液氫運(yùn)輸，屬全球首次。類似的海上液氫運(yùn)輸計(jì)劃也在加拿大和歐盟間展開，旨在驗(yàn)證大規(guī)模液態(tài)運(yùn)氫的可行性。我國(guó)在液氫海上運(yùn)輸領(lǐng)域暫未有相關(guān)示范項(xiàng)目，尚處于空白階段。隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮牟粩嘣鲩L(zhǎng)，液態(tài)運(yùn)氫將成為氫能產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有望成為氫能領(lǐng)域的新增長(zhǎng)點(diǎn)。

管道液態(tài)運(yùn)氫前景廣闊，但現(xiàn)階段只能在很短距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)。美國(guó)肯尼迪發(fā)射場(chǎng)使用液氫管道將液氫從儲(chǔ)氫球罐運(yùn)輸?shù)?40米外的發(fā)射點(diǎn)，為火箭提供推進(jìn)劑。2018年，日本東京電力建成全球首條液氫管道，將液氫從液化設(shè)備運(yùn)輸?shù)饺剂想姵匕l(fā)電廠，全長(zhǎng)約1.4千米，運(yùn)輸能力210千克/小時(shí)。這些項(xiàng)目將為更長(zhǎng)距離的管道液態(tài)運(yùn)氫提供經(jīng)驗(yàn)和參考。

1.2.3管道運(yùn)氫

管道系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、常態(tài)化、低成本的氫氣長(zhǎng)途運(yùn)輸，被認(rèn)為是未來氫氣儲(chǔ)運(yùn)體系的重要組成部分，主要有純氫和摻氫天然氣2種輸送形式。歐美已建成總長(zhǎng)超4000千米的氫氣長(zhǎng)輸管道，且擁有完善的氫氣長(zhǎng)輸管道標(biāo)準(zhǔn)體系。而我國(guó)在此方面與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大，現(xiàn)階段可長(zhǎng)期穩(wěn)定作業(yè)的氫氣輸送管道不足100千米（見表2）。

科技部在“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“氫能技術(shù)”專項(xiàng)中對(duì)中低壓純氫和摻氫天然氣（含氫量5%～20%）管道輸送及其應(yīng)用核心技術(shù)研發(fā)作出規(guī)劃，以推動(dòng)技術(shù)突破與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)安全、高效、可控的管道氫氣輸送，為氫能應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)奠定穩(wěn)固基礎(chǔ)。我國(guó)氫氣長(zhǎng)輸管道標(biāo)準(zhǔn)體系開發(fā)起步較晚，中國(guó)石油《T/CSPSTC 103—2022氫氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和國(guó)機(jī)集團(tuán)《T/CAS 851—2024氫氣輸送工業(yè)管道技術(shù)規(guī)程》先后于2023年和2024年發(fā)布實(shí)施。

近年來，我國(guó)多個(gè)企業(yè)已布局氫氣輸送管道建設(shè)。純氫管道方面，海泰新能擬建設(shè)的張家口市康?！苠闅錃忾L(zhǎng)輸管道項(xiàng)目備案已獲得河北省發(fā)展改革委批復(fù)，管道途經(jīng)3市15區(qū)縣。中國(guó)石化在《石油天然氣“全國(guó)一張網(wǎng)”建設(shè)實(shí)施方案》將“西氫東送”輸氫管道示范工程納入規(guī)劃，管道始于內(nèi)蒙古烏蘭察布，終于北京，總長(zhǎng)逾400千米。這不僅是我國(guó)首條大規(guī)模、跨省區(qū)、長(zhǎng)距離的純氫輸送管道，也是我國(guó)建設(shè)氫氣輸送管道邁出的重要一步，有助于推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的完善發(fā)展和氫能在能源體系中的廣泛應(yīng)用。摻氫管道方面，我國(guó)首條摻氫天然氣長(zhǎng)輸管道（內(nèi)蒙古包頭—臨河）主體線路貫通，全長(zhǎng)約258千米；國(guó)家管網(wǎng)成功完成國(guó)內(nèi)首次全尺寸摻氫天然氣管道封閉空間泄漏燃爆試驗(yàn)；中國(guó)石油位于寧夏的397千米天然氣管道已實(shí)現(xiàn)24%的摻氫比例，且在100天的測(cè)試運(yùn)行中保持整體安全穩(wěn)定；我國(guó)首條摻氫長(zhǎng)距離高壓管道工程在內(nèi)蒙古動(dòng)工，總投資超9億元，全長(zhǎng)258千米，管道設(shè)計(jì)壓力6.3Mpa，最大輸氣能力可達(dá)12億立方米/年。

1.2.4固態(tài)運(yùn)氫

固態(tài)運(yùn)氫包括鎂基儲(chǔ)氫合金以及堅(jiān)固型氫能燃料池，盡管已有少數(shù)商業(yè)應(yīng)用成功案例，如上海交通大學(xué)等聯(lián)合研發(fā)的鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫車最多可攜帶約1噸氫氣，但此技術(shù)大多仍停留在試驗(yàn)階段。固態(tài)運(yùn)氫的優(yōu)勢(shì)是體積儲(chǔ)氫密度較高、化學(xué)體系可逆以及運(yùn)輸便利，但釋放氫氣需保持高溫（約400℃)且速度緩慢、時(shí)間較長(zhǎng)，增加了氫氣的應(yīng)用與租用成本。因此，盡管在常溫常壓下就能完成氫氣的固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)，且儲(chǔ)放過程較為可控，但受技術(shù)限制，在實(shí)際商業(yè)應(yīng)用中仍需進(jìn)一步研究試驗(yàn)，以降低氫氣成本。

2低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)研究進(jìn)展氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展前景分析

2.1我國(guó)氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的應(yīng)用空間與挑戰(zhàn)

隨著我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的確立，氫能因其清潔、可再生等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注與一致肯定。2022年，我國(guó)氫氣產(chǎn)銷量約3300萬噸，氫能消費(fèi)占我國(guó)終端能源消費(fèi)的3.8%。截至2023年6月底，我國(guó)累計(jì)建成運(yùn)營(yíng)可再生資源制氫項(xiàng)目42個(gè)，合計(jì)產(chǎn)能約7萬噸/年；在建可再生資源制氫項(xiàng)目64個(gè)，合計(jì)產(chǎn)能近80萬噸/年；已建成并運(yùn)營(yíng)加氫站385座；已建成并運(yùn)營(yíng)燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)與發(fā)電項(xiàng)目71個(gè)，總規(guī)模約14兆瓦。2060年，預(yù)計(jì)我國(guó)氫能消費(fèi)規(guī)模在基準(zhǔn)情景、高情景和低情景下分別可達(dá)8600萬噸、10200萬噸和7500萬噸。我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用空間巨大，氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)總體落后于國(guó)外先進(jìn)水平，尚不能滿足我國(guó)氫能大規(guī)模發(fā)展的需要，尤其是可再生資源制氫的需要。

2.2我國(guó)氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與展望

在“雙碳”目標(biāo)的不斷推進(jìn)下，我國(guó)氫能制造與應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒔?jīng)歷深刻轉(zhuǎn)型。原本基于化石燃料和工業(yè)副產(chǎn)品的制氫方式將逐漸轉(zhuǎn)向以清潔、可再生資源為核心的氫能生產(chǎn)體系，同時(shí)，氫能的應(yīng)用領(lǐng)域也將多元化發(fā)展，為需求增幅開辟新局面，進(jìn)而徹底革新我國(guó)氫氣生產(chǎn)和消費(fèi)的傳統(tǒng)格局。2060年，預(yù)計(jì)我國(guó)化石能源制氫占比7%，非化石能源制氫占比93%，其中，可再生資源制氫占比將突破80%，氫能將逐步在我國(guó)終端領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多元化應(yīng)用（見表3）。此外，氫能作為一種公認(rèn)的長(zhǎng)周期、大容量?jī)?chǔ)能介質(zhì)，可支持可再生資源的大規(guī)模整合和發(fā)電。由于氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)各具特點(diǎn)，各有應(yīng)用場(chǎng)景，我國(guó)氫能儲(chǔ)運(yùn)將呈現(xiàn)多種技術(shù)并存的協(xié)同發(fā)展態(tài)勢(shì)。

3總結(jié)和建議

1）在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的過程中，我國(guó)能源體系亟須向更環(huán)保、更低排放轉(zhuǎn)型。氫能作為一種清潔、高效、可再生的能量載體，在我國(guó)能源構(gòu)架中占據(jù)核心位置，也在能源消費(fèi)終端充當(dāng)不可替代的綠色能源選項(xiàng)。氫能儲(chǔ)運(yùn)在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮著紐帶作用，銜接了氫能的生產(chǎn)與應(yīng)用2個(gè)關(guān)鍵步驟，其技術(shù)的完善程度和成本效益將決定氫能能否被廣泛采納，進(jìn)而影響到氫能產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展前景。

2）氫能儲(chǔ)運(yùn)涵蓋了氣體、液體以及固體多種形態(tài)，不同方式利弊不同，適配的應(yīng)用環(huán)境和需求條件不同。高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)適用于近距離、小規(guī)模的氫能應(yīng)用場(chǎng)景，低壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)適用于陸上、大規(guī)模的氫能應(yīng)用場(chǎng)景，化學(xué)儲(chǔ)運(yùn)適用于海上、長(zhǎng)距離的氫能應(yīng)用場(chǎng)景。未來，隨著氫能需求的增長(zhǎng)和變化，氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)將呈現(xiàn)多元并存的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

3）我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處于起步階段，仍存在盲目跟風(fēng)、低水平重復(fù)建設(shè)、同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)等現(xiàn)象。地方氫能生產(chǎn)能力計(jì)劃預(yù)期累計(jì)高達(dá)100萬噸/年，顯著超出國(guó)家發(fā)展改革委在《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中遠(yuǎn)期規(guī)劃（2021—2035年）》中制定的2025年可再生資源制氫年產(chǎn)量10萬～20萬噸。2023年，我國(guó)審批的綠色氫能項(xiàng)目產(chǎn)能已突破450萬噸/年，這可能引發(fā)資源的過度開發(fā)與運(yùn)作效率的顯著降低。因此，建議國(guó)家在氫能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，通過全面規(guī)劃和明確目標(biāo)，引領(lǐng)氫能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展。要加強(qiáng)對(duì)氫能儲(chǔ)運(yùn)體系的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的統(tǒng)籌規(guī)劃，以確保資源的高效利用和合理配置。通過推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同作用，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步向綠色、低碳、可持續(xù)的未來邁進(jìn)。

4）近年來，我國(guó)在氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)方面取得了一定進(jìn)展，部分領(lǐng)域甚至達(dá)到了世界一流水平。然而，整體來看，我國(guó)在氫能儲(chǔ)運(yùn)關(guān)鍵零部件方面尚未完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，仍面臨依賴國(guó)外進(jìn)口、成本較高等問題。此外，我國(guó)在高端碳纖維、密封元件損傷檢測(cè)、液氫制造加壓等技術(shù)方面的獨(dú)立自主性也有待提高。建議我國(guó)在氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)上加大研發(fā)投入，以攻克關(guān)鍵核心技術(shù)、材料和零部件為牽引，高度重視本土化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。同時(shí)，積極修訂儲(chǔ)氫球罐等設(shè)施相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，與時(shí)俱進(jìn)推動(dòng)前沿技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，促進(jìn)氫能儲(chǔ)運(yùn)前沿技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新融合，提升自主創(chuàng)新能力，為氫能產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

來源：焦點(diǎn)透視