第四屆世界新能源汽車大會（WNEVC 2022）于8月26-28日在北京、海南兩地以線上、線下相結合的方式召開。其中，北京會場位于北京經濟技術開發區的亦創國際會展中心。在8月26日舉辦的主論壇：“氫能與燃料電池汽車商業化”上，中國機械工業集團有限公司副總經理、總工程師，中國工程院院士陳學東發表演講稱，中國在常溫高壓氫能儲運裝備、深冷液態氫能儲運裝備、帶壓固態儲氫裝備的設計制造等方面取得長足進步，但在氫能儲運裝備可靠性制造方面仍存在諸多不足。

陳學東院士主要觀點如下：

（1）氫能是能源轉型的重要載體，也是實現碳中和碳達峰的重要解決方案之一，歐美等國的氫能燃料電池產業鏈逐步形成，我國在京津冀、長三角、粵港澳等地逐步形成規?；漠a業集群。

（2）氫能儲運裝備可靠性制造技術，是產業發展急需破解的瓶頸難題。中國在常溫高壓氫能儲運裝備、深冷液態氫能儲運裝備、帶壓固態儲氫裝備的設計制造等方面取得長足進步，但在氫能儲運裝備可靠性制造方面仍存在諸多不足。

（3）在氫能儲運裝備方面，中國將重點突破70MPa高壓加氫站設計制造及運行維護、氫氣大規模液化工藝與關鍵裝備研制、液氫潛液泵/往復泵/閥門等裝備研制、車載供氫裝備設計制造與維護、52MPa高壓大容量儲氫管束集裝箱研發、純氫與摻氫天然氣管道輸送技術等領域的關鍵技術與裝備研制。

（4）幾個問題供行業參考：常溫高壓下氫脆問題可能被高估；目前地方政府對氫能利用的局限性認識不足；氨-氫融合路線需要進一步探討，純氫路線可能更安全。

本文根據現場速記整理，未經演講嘉賓審閱：

尊敬的各位專家各位同行，下午好，向大家做一個報告是中國氫能儲運進展。我的報告分三個部分，第一部分介紹一下氫能在我們國家使用的背景問題。氫能是能源轉型的重要載體，也是實現碳中和碳達峰的解決方案，日本、美國、歐盟等國家的氫能燃料電池技術的產業鏈逐步形成，我們國家的相關產業鏈也快速發展，已經在京津冀、長三角、粵港澳形成一定的產業集群。

從2020年開始，國務院辦公廳，以及發改委、科技部很多部門制定了很多政策支持構建多元化的氫能應用生態，推進全產業鏈技術創新，推進核心技術攻關。最近幾年清華大學李駿院士和北航王云鵬院士在工程院做氫動力裝備的戰略研究，我是負責氫能儲運的研究。

第二部分介紹一下氫能儲運裝備的主要技術進展情況。氫能產業鏈跟機械還是密切相關的，這里講到的Ⅰ型氣瓶是金屬容器，在加氫站用，車上用不上。Ⅱ型和Ⅲ型氣瓶分別是金屬內膽環纏繞和全環繞，Ⅳ型氣瓶是塑料內膽全環繞，還有壓縮機加注用的，還有閥門、密封件等，這些氫能儲運關鍵核心技術也是氫能產業急需突破的瓶頸難題。

常溫高壓氣態氫、深冷常壓液態氫，深冷高壓超臨界氫，帶壓固態儲氫是主要的氫能儲運方式。氫能儲運裝備安全至關重要，我這個報告顯示的美國、挪威、韓國都發現過著火事故，都有人員傷亡。因此首先了解材料的損傷機制以及設備的損傷模式。

在高溫高壓環境下材料和設備會發生氫腐蝕、氫損傷，當然在常溫中低壓環境下是不太容易發生的。

氣氫站主要是儲氫容器問題，一種是瓶組儲存，另一種是壓力容器儲存、又分多層容器和單層容器，美國先后研制出到100兆帕的瓶組，浙江大學也在研究。

第二個設備還有高壓氣態加氫的問題，美國跟德國搞的隔膜式的，液驅增壓泵式的，還有離子液體式氫壓機，中國做的膜式氫壓機，我們做的45兆帕的，正好可以用在35兆帕的瓶上。合肥通用院聯合海德利森現在研發出120兆帕的隔膜+活塞式串聯壓縮機，現在已經運行了三年。我們和同濟大學、金屬所在研制90兆帕的壓縮機，因此我覺得壓縮機的壓力高低不是主要問題，主要問題還是可靠性。

還有供氫管閥件，過去主要是美國、韓國做的比較好，可以做到70兆帕，壽命可靠性比較高。合肥院正在做高壓的閥門，35兆帕沒問題，再高的壓力正在研制過程當中。美國已經做出了Ⅳ型瓶的管束集裝箱；中國主要是Ⅰ型、Ⅱ型瓶的長管拖車為主成本比較高，效率比較低。合肥院正在研制52兆帕管束集裝箱，研制出來以后將來應該跟國際上水平相當。

還有管道輸氫，分純氫和天然氣摻氫。長距離的管線輸氫壓力不超過20兆帕，場區內的管線壓力更高一點。近年來美國、歐盟提出來把多余的工業副產氫摻到天然氣里面，它們認為摻氫5%到15%是沒有問題的，間接起到碳減排的作用。

再一個車載高壓用氫設備，就是儲氫瓶和瓶口組合閥，美國日本研制出70MPaⅣ型瓶；加拿大和德國研制出70兆帕的Ⅳ型瓶的瓶口閥，這是很難的，它集成了壓力泄放、截止、流量調節等多個功能。目前我們國家只做出來35兆帕以下的?，F在沈陽已經研制出Ⅲ型瓶，合肥院、山東奧揚、國富氫能正在研發70兆帕的，目前正在進行各項性能的考核，相信不久的將來會有突破。

另外高壓儲氫瓶和閥門測試評價裝置，按照歐盟的規定只要上路就要經過《氫和燃料電池汽車安全技術法規》(GTR13)的考核，用氫氣作為介質進行壓力循環測試，考察循環載荷和過熱效應條件下的安全性。合肥通用院2019年在國內首次研制出140MPa超高壓氫循環疲勞測試系統，現在壓力參數指標是在國際上最高，可以對70兆帕和90兆帕的系統進行循環實驗，國內外多個企業的儲氫裝備都在這里做試驗。

第二個車載高壓用氫，一個是燃料電池空壓機和氫氣再循環泵。這個空壓機難度不是很大，關鍵在于裝在車上要噪聲低。氫氣再循環泵把多余的氫氣抽回來，這個泵我們國內做不了，主要是日本、德國和美國在做，國內還是在做研究工作。

下面介紹一下深冷液態氫的儲運裝備。目前美國3500、4700立方米的液氫儲罐都在做。我們國內中集圣達因做了300立方米的在文昌使用，也有固定式和移動式的，這個設備兩層結構，內層裝氫，中間抽真空，還要絕熱保冷。還有較大規模的鐵路公路運輸液氫的問題，這主要是液氫的罐箱。液氫站里面還有一個重要的設備就是液氫潛液泵和往復泵，過去只有法國和德國、英國在做，這兩種泵都要浸泡在液態氫里面，電機設計很重要。深冷高壓超臨界復合儲氫瓶，深冷低壓液氫瓶，我們正在研制500升的，從難度上不是很大，主要是絕熱控制和保冷的問題。固態儲氫主要用金屬化合物儲氫，南非和英國已經開發了這樣的裝備，主要用于叉車和船舶，在乘用車上不太合適，德國很多潛艇用這種技術。中國在廣東有應用，研發高性能儲氫材料是現在國內外做的工作，國內像復旦也在做這些工作，儲氫效率有高有低，但是難度并不是十分大。

中國盡管已經做了很多工作，但是跟國外發達國家比還存在不足，像壓縮機，還有液氫站里面的閥門，車載和公路運行的70兆帕的Ⅳ型瓶和50兆帕的管束集裝箱還是有許多需要攻關的。以下我說的國家計劃已經布局研究了，一個是70兆帕的高壓加氫站設計建造及運行維護，是通用院、浙大、同濟在做。未來中石化準備建1000座加氫站，預計到2035年中國的加氫站到1500座。在氫液化這塊，大規模的氫液化工藝，膨脹機，液氫儲罐這些東西需要進一步解決。還有液氫往復泵在攻關，還有車載這塊的已經布局了70兆帕Ⅳ型瓶，70兆帕的瓶口閥。

我們認為52兆帕的高壓大容量儲氫管束集裝箱研發，它在公路運輸中要抗扭轉，在密封結構，在瓶口閥這塊需要連接，它的安全性和耐久性需要進一步突破。管道運輸沒有什么太大安全技術難題，主要是摻氫工藝的研究，主要是技術經濟性比較問題，有沒有必要建立管道是要因時、因地研究的。

最后討論兩個有爭議的問題，一個是氫能儲運裝備在實施過程中很多專家都在說氫脆問題。實際氫脆問題是一個很古老的問題，美國、日本，以及沈陽金屬所、合肥院對金屬材料在氫環境下的損傷問題早就進行了深入研究，首先要氫氣的分子變為原子，原子氫進入金屬材料內部以后才可能發生氫損傷。氫原子的形成機制有幾種：一種是高溫高壓環境，另外電化學環境、電鍍的環境都可能產生；常溫高壓下到底有沒有氫脆的問題呢？長期的研究認為，200℃以下、35MPa以下氫環境不易導致金屬氫脆，室溫基本無影響。當然常溫、到了70兆帕左右會不會有這個問題，國內外已經做了研究。我們中低壓環境下很多氫的儲存不需要考慮這個問題的。石化裝置大量壓力容器和管道，服役時間超過40年的也沒有問題產生。對于常溫35兆帕以上的氫氣環境下的問題國內外也在研究，我們認為有可能是有氫原子形成并進入金屬內部，但是擴展速度怎么樣，沒有明確的結論，但是我們覺得有可能會高估。目前研究是存在問題的，比如在高溫充氫之后研究材料性能退化規律，還有對比實驗沒有在高壓情況下去做。從目前的研究情況看，在常溫高壓下，氫氣轉化為氫原子的可能性是存在的，但是通用院結合超高壓儲氫實驗容器的使用維護，開展了相關驗證性實驗，目前沒有發現很明確的影響。

第二關于氫能技術經濟性和對碳減排的貢獻，我們認為氫是二次能源，其經濟性要考慮一次能源的消費量。我認為工業副產氫，不要排放掉，用于摻雜在天然氣系統進行應用的話很好，但是產量有限。第二個，化石燃料制氫需要結合CCUS技術，因為環保成本比較高的。電解水制氫主要是電的來源，如果煤電產生的氫不太合適，可再生能源產生的氫是未來的發展方向，假如在偏遠地方用可再生能源產生的電，能夠并網或者儲存起來，取得進一步突破的話可能更好，假如用可再生能源電解水、再輸送氫的話，這個難度也是比較高的。

構建安全高效的基礎設施也是重大的問題，中短距離的管道輸送是有一定意義的，200公里以內。長距離管道輸送純氫是需要商榷的，因為源頭上沒有大規模的氫，輸電比輸氫更方便。

現在還有另外一種路線，認為氫輸送是不安全的，因此提出了氨-氫融合，以及二氧化碳加氫制汽油技術路線。合成氨是耗能的，假如在末端把氨分解成氫也消耗能源，也是不合適的，而且氨本身的安全性比氫更加不安全，不是更安全的，所以氨氫路線也是需要探討的。

第二是二氧化碳加氫過程中會耗能，然后假如在末端直接燃燒的話對碳減排沒有什么貢獻，二氧化碳只是作為載體在循環而已。事實上我可以告訴大家氫的輸送過程只要控制得好是很安全的，我覺得還是將來大家用純氫更安全，更可靠，謝謝大家。