隨著電動汽車的蓬勃發(fā)展，蓄電池應(yīng)用的優(yōu)缺點也被人們廣泛熟知，電動汽車對外界溫度的敏感導(dǎo)致續(xù)航里程的焦慮及充電時長成為限制人們選擇的主要因素。人們期待著氫能源動力能走向?qū)嵱?，享受那種續(xù)航長、充能時間短、儲運便捷的酣暢的行駛體驗。隨著西方發(fā)達(dá)國家在氫動力民用方面的先行實踐，中國的氫能源東風(fēng)也驟然卷起，首屆北京氫能產(chǎn)業(yè)大會暨京津冀氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇會議上，聆聽了來自氫能產(chǎn)學(xué)研界的多位科學(xué)家及專家的精彩發(fā)言，就普通民眾可能涉及對氫能的認(rèn)識和了解方面的疑問，通過整理專家的發(fā)言，給予讀者以深入解答。

氫能一般性問題：在會議上，對于氫能源的利用，專家們多以液氫這個詞來提氫能源的利用，我們熟悉的氫氣在動力應(yīng)用上，為什么要以液體形態(tài)存在？氣體液化，是一件容易的事情嗎？

專家解答：與其他新能源比，氫能具有明顯的優(yōu)勢就是穩(wěn)定高效，氫的能量密度很高，是化石能源的三倍，這意味著只要用三分之一的的氫能就可以產(chǎn)生相同數(shù)量的能量。氫能也十分豐富，大量存在于宇宙之中，它幾乎是所有植物和水的第一元素；與核能或天然氣不同，它沒有任何有害排放物，一旦被用作能源，它就可以轉(zhuǎn)化為水，這就是氫能最受追捧的原因。

氣氫液化是儲能節(jié)流和安全的需要，同樣重量的氫氣,氣態(tài)與液態(tài)的體積相差幾十倍,汽車在使用氫氣時,儲氣罐內(nèi)是液態(tài),當(dāng)通過調(diào)壓閥進(jìn)入發(fā)動機氣缸時是氣態(tài),跟我們家庭使用煤氣是一樣的道理。

但是，氫氣的液化是很難的，可以說是除了氦之外最難液化的一種氣體,與其他的低溫液化氣體相比，液氫需要的溫度更低，在零下68度以下，氣態(tài)快速加氫必須冷卻儲能才可以實現(xiàn)，這也是為什么我們要在加氫站推液氫的重要原因，但是液氫制取難，保存也難，因為它的沸點低，很容易氣化和蒸發(fā)，所以需要超級絕熱技術(shù)，這需要技術(shù)的進(jìn)一步提升，如何獲得高密度的物理儲氫？目前國際上只有兩個途徑，要么在極低的溫度下獲得液氫，要么在較高的壓力下獲得濕冷高壓氫。

氫能引申性問題：氣體氫很難液化，液化氫又很難保存，由此看來液態(tài)氫的獲得成本是極高的，那么，氫能利用的這種特點，是否對其普及和民用造成阻礙？

專家解答：這涉及到了液氫產(chǎn)業(yè)的規(guī)模效應(yīng)問題，凡做過低溫行業(yè)的技術(shù)人員都知道，低溫工程具有規(guī)模效應(yīng)，規(guī)模越小，能耗越高，越不經(jīng)濟(jì)。 只有具有超大規(guī)模的時候，低溫工程的經(jīng)濟(jì)性才能凸顯出來。當(dāng)規(guī)模到了足夠的程度之后，液氫的經(jīng)濟(jì)性是超乎想象的。中國擁有廣博的土地、富饒的資源和數(shù)量眾多的人口，因此可以做得到全球最大的規(guī)模，最大的市場，液氫的成本是隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大顯著降低的，因為不同規(guī)模的液氫工廠，它的綜合能耗差異是巨大的，一天幾噸、十幾噸的規(guī)模，主要還是應(yīng)用在科研實驗領(lǐng)域，真正工業(yè)化、大規(guī)模甚至國際貿(mào)易領(lǐng)域的企業(yè)化規(guī)模，都是在百噸以上的，而當(dāng)?shù)搅税賴嵰陨系囊?guī)模，不僅液化氫能耗每公斤可以降到六度電，而且固定設(shè)備工廠的投資成本也會顯著降低，所以，氫能普及利用勢在必行，利用越廣，成本越低。

氫能成本問題：會議上，專家們提到美國的液氫比較便宜，那么美國氫能便宜的原因是什么？中國目前階段要獲得低成本液氫有什么便捷的途徑？

專家解答：獲得低成本液氫有三個要素——就是廉價的氫源、 廉價的工業(yè)電價、液化規(guī)模。 在很多發(fā)達(dá)國家民用電價和工業(yè)電價是倒掛的，而在我們中國，為了國計民生和維穩(wěn)，民用電價反而比中國的工業(yè)電價要便宜得多，所以在國內(nèi)，直接用上網(wǎng)的工業(yè)電價液化氫是做不出經(jīng)濟(jì)性來的，工業(yè)電價高，是我們國內(nèi)液氫成本居高不下的重要因素。中國最便宜的電價在可再生能源的發(fā)電端那里，比如廣闊的西部風(fēng)光電源地帶和東北部的海潮電源地帶，那里有最便宜的工業(yè)電價和最廉價的氫源，那才是施展氫液化和液氫儲運的廣闊天地。中國有自己的發(fā)展液氫的邏輯，就是西氫東輸和海氫登陸。中國有最好的可耐生能源的資源，電解水制氫純度非常高，中國的高端制造業(yè)也更適合氫的液化。

關(guān)于電解水制氫，氫源會遠(yuǎn)比化工氫更加優(yōu)質(zhì)，所以西部江北地區(qū)光伏發(fā)電、東部海上風(fēng)電、將來成為在甲醇和氨之外第三條重要的儲運和能源轉(zhuǎn)移路徑。中國發(fā)展液氫的戰(zhàn)略不僅僅是為了能源，更重要的是為了整個工業(yè)體系的高質(zhì)量發(fā)展，因為液氫可以帶動工業(yè)及電子氣體、化工、半導(dǎo)體這些行業(yè)的高效發(fā)展，而液氫在濾氫產(chǎn)地液化，消耗的電費低，到了終端加氫站，又節(jié)省了上網(wǎng)的工業(yè)電價，而在加氫站中，液氫應(yīng)用帶來的各種各樣的變化，就不僅僅是車載動力的一個貢獻(xiàn)了。

氫能儲運問題：專家們提到大規(guī)模液氫的儲存和運輸是氫能源未來的發(fā)展方向，那液氫的大規(guī)模儲運是怎么做的？是跟原來液化天然氣一樣嗎？

專家解答：液氫的大規(guī)模儲運跟液化天然氣的儲運有相似的地方，有接近的地方，也有升級的地方。 液氫罐車和當(dāng)年的液化天然氣罐車一樣，非常的靈活方便，而且容積最大可以做到53.6立方，它比液氫40英尺罐箱在相同外擴(kuò)尺寸下可以有更多的運輸體積。

但是液化天然氣轉(zhuǎn)出很容易，因為液化天然氣的溫度在空氣的液化溫度以下，它不受空氣的影響，而液氫溫度遠(yuǎn)低于空氣的沸點，空氣進(jìn)入形成顆粒物會影響到安全，因此液氫少轉(zhuǎn)入一次就少一次風(fēng)險，少一次氣化排放的經(jīng)濟(jì)損失。而液氫罐箱的聯(lián)運，雖然在運輸?shù)慕K端比罐車的效率低，但是在全產(chǎn)業(yè)鏈上，它的效率和安全性會比罐車的運輸效率更高，安全性更高。所以發(fā)展液氫罐箱是必要的，但是發(fā)展液氫罐箱還需要許多基礎(chǔ)工作要做，沒有船，沒有站，沒有海上接收站，就無法實現(xiàn)液氫的海上貿(mào)易。有了船和接收站，就可以把大連東北地區(qū)的濾氫液化了之后，通過內(nèi)陸的海岸線運到南方來，只有這樣，罐箱多式聯(lián)運零換裝才會比罐車更方便更經(jīng)濟(jì)。雖然罐箱比罐車少裝了大概10%到20%的液氫，但是對行業(yè)格局、對產(chǎn)業(yè)思路的打開提供了一個非常好的途徑，因為罐箱的多式聯(lián)運，它可以節(jié)省掉中間液氫的轉(zhuǎn)出環(huán)節(jié)。

氫能應(yīng)用問題：會議上，自六十年代起，中國的氫技術(shù)就在航天航空領(lǐng)域及運載火箭中一直利用，而如今氫能被民眾所廣泛的熟知，卻是因為在新能源汽車領(lǐng)域的利用，那么氫能市場化的趨勢和未來是怎么樣的？目前國內(nèi)外氫能的應(yīng)用情況到又是怎樣的？

專家解答：有的專家認(rèn)為氫能應(yīng)該重點體現(xiàn)在工商業(yè)和航空航天等科研領(lǐng)域，因為氫能開發(fā)的成本很高，新能源汽車目前和未來階段有電動汽車就可以了，因為電動車在技術(shù)領(lǐng)域很成熟，而且技術(shù)還在發(fā)展。但有的專家認(rèn)為氫能應(yīng)該是車載液氫先行產(chǎn)業(yè)化的，因為技術(shù)的普及是市場選擇的結(jié)果。沒有什么好的技術(shù)，只有更適合的技術(shù)，更適合用戶的使用習(xí)慣和民族復(fù)興的技術(shù)，因此，民用氫能的發(fā)展也應(yīng)該首先是在新能源汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破的。

關(guān)于國內(nèi)外氫能的市場應(yīng)用情況，目前主要也體現(xiàn)在交通領(lǐng)域，且重點集中在液氫重卡領(lǐng)域，無論是在中國的福田還是歐洲的奔馳，都已經(jīng)有了多種款型的樣車和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；而在軌道交通方面，在英國和韓國都已經(jīng)有了列車上使用液氫的案例，因為針對大功率、長續(xù)時里程、高質(zhì)量等氫能源特點，車載液氫絕對是一個非常好的選項；而在動力船舶里面，歐美也有大量的液氫動力船舶的設(shè)計和應(yīng)用案例。至于我國，液氫未來是否要做深冷高壓，要看過冷液氫的發(fā)展和車載液氫的產(chǎn)業(yè)化程度，但不久的將來也能夠看到液氫動力船的影子。

除了動力以外，液氫高密度輕質(zhì)量特點，還是飛機的剛需，因為上天的飛機對重量非常敏感的，它的自重和攜帶燃料容器的重量是按照克來進(jìn)行計算的，比如海外飛行器用的液氫燃料罐，體積是人兩三倍的大罐子，一個成年人就可以很容易把它搬起來，而一個總重量67公斤的液氫儲罐可以盛裝超過150公斤的液氫儲氫密度，重量密度高達(dá)70%，是超大高壓車載儲氫密度的十倍；對于大型民用客機的電動化，液氫也是唯一的解決方案，這是因為它不僅可以實現(xiàn)高密度的液氫儲存，更可以在液氫溫度下實現(xiàn)超導(dǎo)，使得高功率的電動機系統(tǒng)能夠高效緊湊的使用，在液氫超導(dǎo)儲能方面，國外已經(jīng)有了商業(yè)化的應(yīng)用，取得了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。中國這樣一個電力大國，更會需要液氫超導(dǎo)儲能，液氫和超導(dǎo)的結(jié)合，將會給中國的電力系統(tǒng)、尤其是可再生能源上網(wǎng)儲能的系統(tǒng)翻開一個新的應(yīng)用領(lǐng)域，帶給人們不一樣的世界。

氫能熱點問題：民用氫動力汽車，關(guān)注度很大，但目前少有氫載新能源車行駛在路上，民用氫能發(fā)展的瓶頸在哪里？如何解決這些瓶頸問題？

專家解答：民用氫能的發(fā)展是一個系統(tǒng)工程，需要有一系列配套的措施出來，比如成本和基礎(chǔ)設(shè)施問題，比如標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的問題，比如加注設(shè)備的調(diào)整問題、過冷技術(shù)提升問題等等，總之任何技術(shù)只要民用，就必須是各方面都很成熟的，必須是成本最低的，因此，工作就只能一步一步去做。

民用液氫的標(biāo)準(zhǔn)體系千呼萬喚始出來，現(xiàn)在已經(jīng)有了很多，但標(biāo)準(zhǔn)偏向于裝備產(chǎn)品的安全問題，而針對于檢測的、安全管理的等等很多的標(biāo)準(zhǔn)體系還沒有出來，還是空白，這些都有很多的工作要做。有了液氫之后，儲蓄型加氫站的標(biāo)準(zhǔn)還需要進(jìn)一步確定，國家在2021年出臺兩個強制性的加氫站標(biāo)準(zhǔn)，不管是單獨建設(shè)，還是與加油站、加氣站、核電站一起建設(shè)，液氫站都被列入了重要的組成部分。

而液氫的加注、高壓線的加注、甚至是適冷高壓性的加注比較簡單，它會比高壓加氣站適用性更廣，能夠面向所有的車輛廣泛應(yīng)用。 這就涉及到液氫的過冷技術(shù)問題，只有過冷技術(shù)夠硬，才能夠?qū)崿F(xiàn)安全的液氫快放加注。歐洲在液氫加注方面有兩個技術(shù)路線——升冷高壓加注和過冷液氫加注，實現(xiàn)過冷液氫，需要低于液氫的飽和溫度，而液氫還有一種更高級的形態(tài)叫做漿氫，它的過冷度更大、熱熔更高、密度更大，流動性跟液氫相當(dāng)，在未來會是更重要的一個發(fā)展方向。

總結(jié)：

中國的氫能事業(yè)，民用方面依舊處于起步階段，未來發(fā)展任重道遠(yuǎn)，由于氫能存儲條件嚴(yán)苛、本身具有易揮發(fā)易燃易爆炸等特點，使得氫液的大規(guī)模民用需要經(jīng)過市場的不斷錘煉，安全方面也要做到萬無一失才行，因此必然路阻且長。同時，中國的氫能裝備制造領(lǐng)域依舊處于整體框架搭建完成階段，很多標(biāo)準(zhǔn)還沒有建立，盡管中國的氫能裝備制造企業(yè)負(fù)重前行，克服了一個又一個難題，取得了很多成果，但是民用氫能事業(yè)是個系統(tǒng)工程，依舊需要從地基砌就開始，面向未來無比輝煌的前景進(jìn)發(fā)！