高效、低成本的氫氣儲運技術(shù)是實現(xiàn)氫能大規(guī)模應(yīng)用的必要保障，國家也提倡探索多種儲運技術(shù)路線并行發(fā)展，液氫因其能量密度高、儲存壓力低、氣化純度高，有望成為氫能規(guī)?；l(fā)展的重要方式。中科院理化所長期致力于低溫液氫技術(shù)與裝備研發(fā)，并作為聯(lián)合單位參與國家能源氫儲運創(chuàng)新平臺建設(shè)。在3月26日舉辦的國際氫能創(chuàng)新合作論壇上，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員、項目首席科學(xué)家謝秀娟博士作了《規(guī)?；瘹湟夯瘍\發(fā)展與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用》的主題演講。

以下為謝秀娟博士演講全文：

尊敬的各位來賓、各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同行朋友，大家下午好。

很榮幸今天能夠有機會向大家一起來分享一下《規(guī)?；瘹湟夯瘍\發(fā)展與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用》。

我今天的分享主要是從三個方面展開，首先談一談液氫在氫能產(chǎn)業(yè)中重要的意義。氫能能夠同時應(yīng)用于交通儲能發(fā)電和分布式冷熱電聯(lián)供的能源形式，我們從整個的氫能鏈條看，它從制氫到儲運到應(yīng)用，制氫從灰氫、藍(lán)氫到綠氫，儲運目前也有多種技術(shù)路線在并行。包括傳統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛的壓縮氫氣，氫氣管道和液氫，還有目前業(yè)態(tài)有機氫的儲氫還有固態(tài)儲氫最終進(jìn)行氫能的應(yīng)用。

隨著氫能要想大規(guī)模應(yīng)用，可以看到儲運的環(huán)節(jié)是一個實現(xiàn)低成本的重要的卡點。液氫在大規(guī)模的應(yīng)用過程中它的重要的經(jīng)濟性指標(biāo)就是儲氫密度，液氫總的儲氫密度我們聯(lián)合能源總署規(guī)定質(zhì)量的儲氫密度大于5%，體積的儲氫密度希望大于50公斤氫的情況。液氫作為非常好的載體形式，它的儲氫密度比較高，而相應(yīng)的工作壓力低，安全性好。在2014年國外的長期的發(fā)展，隨著大規(guī)模氫能的應(yīng)用，給出了在400公斤每天以上的規(guī)模以后，它的液氫的方式會慢慢的具有經(jīng)濟性，它的運量更大，充裝更快，占地更小，是相對優(yōu)的選擇。

同時參照2022年的數(shù)據(jù)，我們與目前比較新型的合成液氨以及有機液態(tài)儲氫對比，在每一個鏈條的環(huán)節(jié)，以合成液氨為例真正耗能環(huán)節(jié)是在氨氣的裂解環(huán)節(jié)，氫液化主要的環(huán)節(jié)主要是涉及到低溫液化和運輸?shù)沫h(huán)節(jié)，對于有機液態(tài)儲氫最終是一個脫氫的環(huán)節(jié)，我們最后經(jīng)過整個鏈條的比較，可以看到氫液化的技術(shù)終端的成本可以控制在3.2塊大3.8塊每公斤的量級，未來的5年內(nèi)我們認(rèn)為多種氫能的產(chǎn)業(yè)鏈儲運的方式是并行示范的，最終是一個能耗終端的成本，安全，技術(shù)傳輸度和應(yīng)用場景多個維度的競爭，相信在每一種應(yīng)用場景下，我們每一種的儲運方式都有它的應(yīng)用的方式。

我們現(xiàn)在就向各位來交流一下，我們目前液氫的關(guān)鍵技術(shù)裝備發(fā)展的現(xiàn)狀。

針對整個的液氫的鏈條，它也有一個氫液化到儲存運輸加注一直到用戶的整個液氫的技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈。我們整個梳理世界上的氫液化的分布，可以看到主要的總產(chǎn)能是以北美為主，特別是以美國為主。它們的總產(chǎn)能達(dá)到430噸/天，歐盟是30噸/天的量級，中國3年前還是以航天為主，特別是近三年中國的氫液化裝備實現(xiàn)了井噴式的發(fā)展，目前已經(jīng)突破了1.5-5噸/天的氫液化裝備，單套大于5噸/天以上的裝備正在研制突破中，國內(nèi)的總產(chǎn)能逐漸開始跟上，達(dá)到了目前15噸/天民用的量級。

這里梳理了國內(nèi)的發(fā)展，可以看到早期主要是應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，2021年至今近三年分別有5臺套，逐漸開始走向真正的產(chǎn)出液氫，隨著我們進(jìn)一步的預(yù)期，未來三到五年的需求牽引下，整個氫液化會實現(xiàn)井噴的更大規(guī)模的發(fā)展。

在整個儲運的環(huán)節(jié)，早期主要是20世紀(jì)60年代，以美國為首最大的液氫球罐水溶劑可以達(dá)到3800例以上，在日本的神戶機場也建立了2500例的液氫儲罐，相應(yīng)也進(jìn)行一萬例的大規(guī)模的液氫球罐的設(shè)計方案。隨著規(guī)模化的發(fā)展，球罐形式是未來能夠上到更大規(guī)模、更大儲量的非常好的結(jié)構(gòu)形式，而國內(nèi)是早期在航天的發(fā)展，在2012年已經(jīng)在航天應(yīng)用了100-300例的液氫的臥罐，相應(yīng)的技術(shù)已經(jīng)開始轉(zhuǎn)化，目前正在進(jìn)行國內(nèi)首臺套400例液氫球罐的建設(shè)。

在液氫的加注方面，目前全球有400多座，除了中國以外，咱們現(xiàn)在加氫站將近1/3國外是液氫加氫站，主要是以70兆帕和35兆帕兩種壓力等級進(jìn)行加注，特別是以美國居多，其次是日本。而我們國內(nèi)目前也初步具備了35兆帕和70兆帕加氫站的自主研發(fā)和建造能力，這個液氫加氫站總體還是處于一個開發(fā)和示范的階段。隨著我們氫能規(guī)模的應(yīng)用，它的市場前景是相對比較廣闊的。

這里整個梳理了一下，液氫在我們各級政府包括國家發(fā)改委發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)的中長期發(fā)展規(guī)劃》，以此為綱要，北京市上海市廣東省山東省河南省等等氫能的發(fā)展頭部省市，也相應(yīng)的發(fā)布各自的發(fā)展規(guī)劃。從這些規(guī)劃可以看到液氫無論是從液化儲運加注到整個的鏈條的應(yīng)用，包括關(guān)鍵技術(shù)突破和關(guān)鍵裝備的發(fā)展，都是各個規(guī)劃的重要的布局的方向。

依托整個液氫的發(fā)展，目前要實現(xiàn)它更好的健康發(fā)展，相應(yīng)的國家的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，目前也在積極的推進(jìn)中。我們有關(guān)的國標(biāo)和相應(yīng)的液氫加氫站里涉及的國標(biāo)，還有相應(yīng)的移動式的壓力容器，固定式的壓力容器等相應(yīng)的團標(biāo)都在依次建立，我們也是期待著在未來相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)能夠逐漸的更加的完善，能夠促進(jìn)液氫更好的發(fā)展。

隨著目前國內(nèi)發(fā)展的現(xiàn)狀，我們國內(nèi)在液氫的國產(chǎn)化的進(jìn)程中走過了漫長的道路，我們中科院理化所是國內(nèi)綜合性的科學(xué)與技術(shù)的研究機構(gòu)，也是國家的擬建低溫科學(xué)與技術(shù)國家重點室，我們1956年建立低溫專業(yè)開始在國內(nèi)扎根生根發(fā)芽結(jié)果。我們整個理化所的布局是從1959年液氫的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了整個鏈條，以洪院士、周院士兩代院士四代科學(xué)家，經(jīng)過60多年的堅守，我們實現(xiàn)了整個從核心技術(shù)到關(guān)鍵裝備到工程應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化整個鏈條的全線打通。

我們依次突破包括高速的氦透平、板翅式換熱器、高精濾油集權(quán)調(diào)控等系列的關(guān)鍵技術(shù)。同時取得了理化所支持的轉(zhuǎn)化公司也取得了一系列的里程碑的事件，這是2022年1月我們首次實現(xiàn)了1.5噸/天全國產(chǎn)的氫液化氣出口加拿大，這也是首次我們實現(xiàn)自由的技術(shù)能夠銷往海外，這是一個非常重要里程碑事件。

第二個里程碑事件，2022年12月，我們在國內(nèi)首次實現(xiàn)了首套民用并且獲得生產(chǎn)許可的1.5噸氫液化氣的成功生產(chǎn)，液氫可以作為商品在市場進(jìn)行銷售的買賣。

第三個里程碑事件，在今年3月8號我們實現(xiàn)了氦制冷循環(huán)的5噸/天的氫液化氣全線的打通，滿負(fù)荷運行工況下，液化率達(dá)到了5.17噸每天，相應(yīng)的整個的能耗，我們接近是13度電每公斤液氫的較低的能耗，這個能耗是我們目前在同等的量級上也達(dá)到的一個國際先進(jìn)水平的行列。

目前我們在科技部重點研發(fā)計劃，液氫制取儲運加注關(guān)鍵裝備與安全性研究項目資助下，在整個液氫的鏈條上希望能夠進(jìn)一步的打通關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵裝備，實現(xiàn)液氫工廠和液氫加氫站的總體的工程示范，能夠從整個鏈條上確認(rèn)液氫的技術(shù)路線是否能夠真的有效的解決氫能領(lǐng)域的卡點問題。

這就是我們目前正在籌建的另外一套由氫制冷的氫液化循環(huán)的大于5噸/天的氫液化裝置，整個液氫工廠目前正在加緊建造中，也是我們采用國際的全氫的流程，我們采用自有的技術(shù)和自有的整體的智能化的控制，實現(xiàn)整個液氫液化工廠安全保障的系統(tǒng)。我們目前的設(shè)計的能力大于6.4噸/天，整體的能耗可以小于12度電，這也是跟同期2007年德國的一套裝置的同指標(biāo)的對比。

同時，我們實現(xiàn)了氫/氦低溫透平膨脹機的國產(chǎn)化和系列化，在整個的系列化里面，我們的指標(biāo)與國際對標(biāo)，我們基本上能夠達(dá)到同等先進(jìn)水平的行列，也實現(xiàn)了整個的不同的冷量系列化的發(fā)展。

與此同時，在整個專項的支持下，我們在去年12月29號，實現(xiàn)了國內(nèi)首臺民用的液氫罐車成功下線，這個液氫的罐車的成功下線也是我們整個的非常重要的里程碑事件，能夠真正的為我們后續(xù)液氫上路奠定了一個很好的基礎(chǔ)。

在液氫球罐上我們也開始進(jìn)行整個的建造工作，同時對于液氫加氫站我們總體的關(guān)鍵裝備也均已研制過程，目前的總體能耗，我們希望通過這個項目的示范，能夠達(dá)到2度電以下的總體能耗，能夠進(jìn)一步提升液氫的技術(shù)路線的競爭性。

隨著我們整個技術(shù)路線的大頭，未來我們以5噸、6噸為牽引，希望能夠?qū)崿F(xiàn)10噸到30噸/天液氫工廠整個的自主可控的發(fā)展。在這個過程，我們與國外的液氫工廠總產(chǎn)能特別是北美相比，我們目前國內(nèi)的產(chǎn)能大概在2%、3%的左右的量級，與我們預(yù)期的氫能市場遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足整個氫能市場的預(yù)期的，我們預(yù)期在未來需求的牽引下，我們整個的氫液化的鏈條能夠?qū)崿F(xiàn)示范井噴式發(fā)展。

我們對整個液氫的創(chuàng)新鏈進(jìn)行整體梳理，預(yù)計是在2023年到2025年我們實現(xiàn)整個液氫裝備壯大期的蓬勃發(fā)展，在2025到2030年隨著整個與工業(yè)應(yīng)用和具體場景具體結(jié)合，我們可以在交通、能源工業(yè)等方面進(jìn)行更有效的利用，實現(xiàn)它的成熟期的發(fā)展。

最后，分享一下整個的小結(jié)：

整個液氫從液化儲運加注到最后應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新鏈，在國家以及省部級項目支持下已經(jīng)實現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)的突破和關(guān)鍵裝備的自主可控的發(fā)展，也是希望在今年明年能夠?qū)崿F(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)鏈的示范。

制氫端，液氫具有經(jīng)濟性、高效性和安全性優(yōu)勢，隨著整個氫能規(guī)模的大范圍的應(yīng)用，與可再生能源特別是綠氫的最佳的匹配的路線之一。

隨著整個氫液化的發(fā)展，能耗在目前的5噸到13度電的量級，隨著規(guī)模到30噸到50噸的量級，整個的能耗的指標(biāo)可以有望降低到目前的50%以上，經(jīng)濟性非?？捎^的。

儲運環(huán)節(jié)，我們要實現(xiàn)整個的液氫的上路，我們的液氫罐車關(guān)鍵裝備已經(jīng)完成了，后一步也是希望能夠呼吁同行，呼吁國家相關(guān)部門，能夠解決我們液氫罐車的上路的卡點問題，真正的實現(xiàn)在氫能領(lǐng)域大幅度降低氫運輸成本和綜合成本。

最終有一個很好的預(yù)期，未來在應(yīng)用端，我們的液氫不單單是一個高質(zhì)量的液氫，還是一個超高純度的999999的氫，能夠極大的滿足我們在交通、半導(dǎo)體、電子氫、燃料電池等方面的應(yīng)用，而且是隨著可再生能源的比例逐步增大，液氫儲能能夠有效地解決未來氫能長周期的時空轉(zhuǎn)移的應(yīng)用場景。這也是我們非常值得期待的很好的應(yīng)用。

以上就是我和各位同仁朋友的分享，非常感謝大家。謝謝。