<s>氢能_n 工业_n 现状_n 、_w 技术_n 进展_vn 、_w 挑战_vn 及_c 前景_n</s>
<s>邹才能_nr 李建明_nr 张茜_nr 金旭_nr 熊波_nr 余晖迪_nr 刘晓丹_nr 王善宇_nr 李轶衡_nr 张琳_nr 苗盛_nr 郑德温_nr 周红军_nr 宋佳妮_nr 潘松圻_nr</s>
<s>中国_ns 石油_n 勘探_vn 开发_vn 研究院_n 中国_ns 石油_n 大学_n (_w 北京_ns )_w</s>
<s>天然气_n 工业_n 2022_m (_w 04_m )_w</s>

<s>摘要_n ：_w 在_p 中国_ns 实现_v “_w 碳_n 达_v 峰_Ng 、_w 碳_n 中和_v ”_w 战略_n 目标_n 的_u 要求_n 下_f ，_w 作为_p 一_m 种_q 可_v 再生_v 清洁_a 高效_b 二_m 次_q 能源_n ，_w 氢气_n 能源_n 得益_v 于_p 资源_n 丰富_a 、_w 来源_n 广泛_a 、_w 燃烧_vn 热值_n 高_a 、_w 清洁_a 无_v 污染_vn 、_w 利用_vn 形式_n 多样_m 、_w 可_v 作为_v 储_Vg 能_Ng 介质_n 及_c 安全性_n 好_a 等_u 优点_n ，_w 将_d 成为_v 助_v 力_n 能源_n 、_w 交通_n 、_w 石化_j 等_u 多_a 个_q 领域_n 实现_v 深度_n 脱_v 碳_n 的_u 现实_a 途径_n ，_w 也_d 将_d 成为_v 我_n 国_n 构建_v 现代_t 清洁_a 能源_n 体系_n 重要_a 的_u 接替_vn 能源_n ，_w 加快_v 氢_n 能_n 发展_vn 步伐_n 已_d 成为_v 全球_n 共识_n 。_w</s><s>为了_p 给_p 氢_n 能_n 相关_vn 产业_n 加快_v 发展_v 和_c 能源_n 公司_n 加速_v 转型_v 提供_v 理论_n 支持_vn ，_w 并_c 为_p 构建_v “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 提供_v 依据_n 和_c 参考_vn ，_w 阐述_v 了_u 氢_n 产业_n 链_Ng 中_f 制备_v 、_w 储运_v 、_w 应用_v 等_u 重点_n 环节_n 主要_b 关键_a 技术_n 进展_vn ，_w 分析_v 了_u 氢_n 能_n 工业化_vn 现状_n 与_c 发展_vn 趋势_n ，_w 探讨_v 了_u 氢_n 工业_n 发展_vn 所_u 面临_v 的_u 挑战_vn ，_w 展望_v 了_u 氢_n 能_n 产业_n 的_u 发展_vn 与_c 未来_t 。_w</s><s>综合_vn 研究_v 认为_v ：_w (_w 1_m )_w 我_n 国_n 的_u 氢_n 能_n 技术_n 将_d 走向_v 成熟_a 并_c 进入_v 产业化_v 之_u 路_n ，_w 氢_n 能_n 工业_n 全_a 产业_n 链_n 体系_n 正在_d 逐步_d 形成_v ，_w 将_d 逐渐_d 实现_v 由_p 灰_n 氢_n 、_w 蓝_a 氢_Ng 到_p 绿_a 氢_Ng 的_u 跨越_vn 式_k 发展_vn ；_w (_w 2_m )_w 加快_v 推进_v 制_v 氢_Ng 、_w 储_v 氢_n 、_w 运_v 氢_Ng 、_w 氢_n 燃料_n 电池_n 、_w 加_v 氢_Ng 站_n 及_c 其他_r 用_v 氢_Ng 场景_n 等_u 氢_n 能_n 全_a 产业_n 链_n 整体_n 发展_vn ，_w 注重_v 与_p 油气_n 工业_n 深入_ad 融合_v 协同_v ，_w 将_d 有效_ad 推进_v 氢气_n 工业_n 体系_n 快速_d 高_a 质量_n 发展_vn ；_w (_w 3_m )_w 推进_v 和_c 实施_v “_w 北_f 氢_Ng 东_f 输_v ”_w “_w 西_f 氢_Ng 东_f 输_v ”_w “_w 海_f 氢_Ng 上岸_v ”_w 等_u 重大_a 工程_n ，_w 利用_v 加油气_n 站_n 等_u 基础_n 设施_n ，_w 可以_v 在_p 产_v 氢_Ng 、_w 加_v 氢_Ng 等_u 产业_n 链_n 节点_n 发挥_v 油气_n 公司_n 的_u 先天_n 优势_n ，_w 实现_v “_w 油_n 、_w 气_n 、_w 氢_Ng 、_w 电_n ”_w 四_m 站_n 合建_v 应用_v ，_w 形成_v 全国_n 整体_n 的_u 氢_n 能_n 资源_n 保障_vn 系统_n ，_w 加快_v 谋划_v 推进_v “_w 氢_n 能_v 中国_ns ”_w 战略_n 。_w</s>
<s>关键_n 词_n ：_w 绿_a 氢_n ;_w 氢_n 能_n 工业_n ;_w 氢_n 制备_vn ;_w 氢_n 储运_vn ;_w 氢_n 能_n 汽车_n ;_w 氢_n 能_n 应用_vn ;_w 氢_n 能_n 中国_ns ;_w 新_a 能源_n 革命_vn</s>
<s>作者_n 简介_n ：_w 邹才能_nr ，_w 1963年_t 生_v ，_w 中国_ns 科学院_n 院士_n ，_w 正_b 高级_a 工程师_n ，_w 李四光_nr 地质_n 科学_n 奖_n 获得者_n ，_w 本_r 刊_Ng 顾问_n ;_w 现任_v 中国_ns 石油_n 天然气_n 集团_n 有限_a 公司_n 新_a 能源_n 首席_n 专家_n 、_w 中国_ns 石油_n 深圳_ns 新_a 能源_n 研究院_n 院长_n ;_w 主要_d 从事_v 常规_n 、_w 非_h 常规_n 油气_n 地质学_n 理论_n 与_c 实践_vn 以及_c 能源_n 发展_vn 战略_n 方面_n 的_u 研究_vn 工作_vn 。_w</s><s>地址_n ：_w （_w 100083_m ）_w 北京市_ns 海淀区_ns 学院路_n 20_m 号_q 910_m 信箱_n 院办_j 。_w</s><s>ORCID_nx :_w 0000_m -_w 0001_m -_w 5912_m -_w 1729_m 。_w</s><s>E-mail_nx :_w zcn_nx @_w petrochina_nx ._w com_nx ._w cn_n ;_w *_w 李建明_nr ，_w 1982_m 年_t 生_v ，_w 高级_a 工程师_n ，_w 博士_n ;_w 主要_d 从事_v 制氢_vn 材料_n 技术_n 研发_vn 工作_vn 。_w</s><s>地址_n ：_w （_w 100083_m ）_w 北京市_ns 海淀区_ns 学院路_ns 20_m 号_q 910_m 信箱_n 。_w</s><s>E-mail_nx :_w lijm02_nx @_w petrochina_nx ._w com_nx ._w cn_n ;_w *_w 张茜_nr ，_w 女_b ，_w 1989_m 年_t 生_v ，_w 博士_n 研究生_n ;_w 主要_d 从事_v 氢_n 能_n 储运_vn 方面_n 的_u 研究_vn 工作_vn 。_w</s><s>地址_n ：_w （_w 102249_m ）_w 北京市_ns 昌平区_ns 府学路_ns 18_m 号_q 。_w</s><s>E-mail_nx :_w zhangxi2017@petrochina.com.cn_nx ;_w</s>
<s>收_v 稿_Ng 日期_n ：_w 2022-04-14_m</s>

<s>0_m 引言_n</s>
<s>近年_l 来_f ，_w 全球_n 各_r 地_n 极端_n 天气_n 频发_v ，_w 为了_p 实现_v 到_p 21世纪_n 末_f 控制_v 全球_n 升温_v 在_p 2℃_m 以内_f 的_u 目标_n ，_w 世界_n 各_r 国_n 正_d 全方位_n 努力_ad 推动_v 能源_n 体系_n 向_p 化石_n 能源_n 低_a 碳化_v 、_w 无_v 碳化_v 发展_v 。_w</s><s>尤其是_d 在_p 当前_t 全球_n 地缘_n 政治_n 复杂_a 和_c 局部_n 地区_n 爆发_v 冲突_v 的_u 背景_n 下_f ，_w 将_d 重塑_v 全球_n 传统_n 化石_n 能源_n 与_c 新_a 能源_n 的_u 生产_vn 与_c 消费_vn 版图_n ，_w 传统_n 煤炭_n 与_c 油气_n 能源_n 消费_vn 占比_n 可能_v 有所_v 回升_vn ，_w 新_a 能源_n 时代_n 将_d 提速_vd 加快_v 到来_v 。_w</s><s>各_r 国_n 将_d 重新_d 认识_v 能源_n 安全_an 的_u 极端_n 重要性_n ，_w 能源_n 生产_vn 与_c 消费_vn 的_u 被_p 重视_v 程度_n 将_d 提升_v 到_v 前所未有_i 的_u 高度_n 并_c 重新_d 布局_v ，_w 新_a 能源_n 技术_n 革命_vn 与_c 产业化_vn 将_d 备受_v 重视_v 并_c 进一步_d 提速_v 发展_v 。_w</s>
<s>氢气_n 能源_n （_w 以下_f 简称_v 氢_n 能_n ）_w 作为_p 一_m 种_q 可_v 再生_v 的_u 、_w 清洁_a 高效_b 的_u 二_m 次_q 能源_n ，_w 具有_v 资源_n 丰富_a 、_w 来源_n 广泛_a 、_w 燃烧_vn 热值_n 高_a 、_w 清洁_a 无_v 污染_v 、_w 利用_vn 形式_n 多样_m 、_w 可_v 作为_v 储_Vg 能_Ng 介质_n 及_c 安全性_n 好_a 等_u 诸多_m 优点_n ，_w 是_v 实现_v 能源_n 转型_vn 与_c 碳_n 中和_v 的_u 重要_a 能源_n 。_w</s><s>氢_n 能_n 技术_n 不断_d 成熟_a ，_w 逐渐_d 走向_v 产业化_v ，_w 同时_c 伴随_v 着_u 世界_n 面对_v 气候_n 变化_vn 和_c 自然_l 灾害_l 加剧_v 的_u 压力_n 持续_vd 增大_v ，_w 氢_n 能_v 得到_v 了_u 世界_n 各_r 国_n 的_u 重点_n 关注_vn ，_w 已_d 成为_v 许多_m 国家_n 能源_n 转型_vn 的_u 战略_n 选择_vn 。_w</s>
<s>据_p 国际_n 能源署_n （_w IEA_nx )_w 《_w Global_nx Hydrogen_nx Review2021_nx 》_w 报告_n 和_c 中国_ns 《_w 氢能_n 产业_n 发展_vn 中长期_j 规划_n （_w 2021_m —_w 2035_m 年_q ）_w 》_w 的_u 数据_n ，_w 全球_n 年产_v 氢气_n 9 000×10_m 4_m t_q 左右_m ，_w 其中_r 我_n 国_n 氢气_n 的_u 年_q 产量_n 为_v 3_m 300×10_m 4_m t_q （_w 达到_v 工业_n 氢气_n 质量_n 标准_n 的_u 约_d 1_m 200×10_m 4_m t_q ）_w 。_w</s><s>据_p H2Stations_nx 对_p 全球_n 加_v 氢_n 站_n 的_u 统计_vn 报告_v ，_w 2021年_t 全球_n 新_d 增_v 加_v 氢_Ng 站_n 142_m 座_q ，_w 累计_v 达到_v 685_m 座_q ，_w 其中_r 亚洲_ns 保有_vn 量_n 居_v 第一_m ，_w 共_d 有_v 363_m 座_q 且_c 集中_v 在_p 中_j 日_j 韩_j 三_m 国_n ；_w 欧洲_ns 共_d 有_v 228_m 座_q 且_c 集中_v 在_p 德国_ns 、_w 法国_ns 、_w 英国_ns 、_w 瑞士_ns 和_c 荷兰_ns 。_w</s><s>全球_n 已经_d 有_v 超过_v 20_m 个_q 国家_n 或_c 联盟_n 发布_v 或_c 制定_v 了_u 《_w 国家_n 氢_n 能_n 战略_n 》_w ，_w 美国_ns 很_d 早_a 就_d 看好_v 氢_n 能_v 在_p 未来_t 能源_n 系统_n 中_f 所_u 具有_v 的_u 得天独厚_i 的_u 地位_n 和_c 优势_n ，_w 积极_ad 抢占_v 氢_n 能_n 产业链_n 的_u 市场_n 空间_n 和_c 各_r 技术_n 环节_n 的_u 制高点_n 。_w</s><s>欧盟_j 早期_t 通过_v 清洁_a 能源_n 立法_vn ，_w 支持_v 氢能_n 发展_vn 与_c 燃料_n 电池_n 。_w</s><s>日本_ns 政府_n 早_a 在_p 2017年_t 就_d 提出_v 了_u “_w 要_v 领先_v 全球_n ，_w 实现_v 氢_n 能_n 社会_n ”_w 的_u 战略_n ，_w 并_c 出台_v 了_u 《_w 氢_n 能源_n 基本_a 战略_n 》_w 。_w</s><s>中国_ns 在_p 2020年_t 将_p 氢_n 能_n 纳入_v “_w 十四五_m ”_w 规划_n 及_c 2035_m 愿景_n ，_w 助_v 力_v 我_n 国_n “_w 碳达峰_nz 、_w 碳_n 中和_j ”_w 战略_n 目标_n （_w 以下_f 简称_v “_w 双_m 碳_n ”_w 目标_n ）_w 的_u 实现_vn 。_w</s><s>尤其_d 是_v ，_w 我_n 国_n 幅员_n 辽阔_a ，_w 具有_v 丰富_a 的_u 太阳能_n 、_w 风能_n 、_w 潮汐_n 能_n 等_u 可_v 再生_v 能源_n 资源_n ，_w 已_d 建成_v 的_u 可_v 再生_v 能源_n 装机_vn 容量_n 位居_v 全球_n 第一_m ，_w 在_p 清洁_a 低_a 碳_n 的_u 氢_n 能_n 供给_vn 上_f 具有_v 很_d 大_a 的_u 潜力_n 。_w</s><s>在_p 今年_t 北京_ns 成功_ad 举办_v 的_u 第24_m 届_q 冬季_t 奥林匹克_nz 运动会_n （_w 以下_f 简称_v 北京_ns 冬奥会_j ）_w 上_f ，_w 我_n 国_n 秉承_v 绿色_n 办奥_vn 理念_n ，_w 将_p 绿色_n 氢气_n 作为_v 火炬_n 燃料_n ，_w 让_v 世界_n 看到_v 了_u 中国_ns 兑现_v 减排_vn 承诺_vn 的_u 诚意_n 与_c 努力_an [_w 1_m ]_w 。_w</s><s>当前_t ，_w 我_n 国_n 已_d 开启_v 氢_n 能_n 产业_n 顶层_b 设计_vn ，_w 地方_n 政府_n 与_c 企业_n 积极_ad 参与_v 氢_n 能_n 布局_n ，_w 氢_n 能_n 技术_n 链_Ng 逐步_d 齐全_ad 完善_v ，_w 氢_n 能_n 产业_n 链_Ng 也_d 正在_d 逐渐_d 形成_v ，_w “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 战略_n 已_d 悄然_d 浮现_v 。_w</s>
<s>为了_p 给_p 氢_n 能_n 相关_vn 产业_n 加快_v 发展_v 和_c 能源_n 公司_n 加速_v 转型_v 提供_v 理论_n 支持_vn ，_w 并_c 为_p 构建_v “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 提供_v 依据_n 和_c 参考_vn ，_w 阐述_v 了_u 氢_n 产业_n 链_Ng 中_f 制备_v 、_w 储运_v 、_w 应用_v 等_u 重点_n 环节_n 主要_b 关键_a 技术_n 进展_vn ，_w 分析_v 了_u 氢_n 能_n 工业化_vn 现状_n 与_c 发展_vn 趋势_n ，_w 探讨_v 了_u 氢_n 工业_n 发展_vn 所_u 面临_v 的_u 挑战_vn ，_w 展望_v 了_u 氢_n 能_n 产业_n 的_u 发展_vn 与_c 未来_t ，_w 以_c 期_Vg 加速_v 未来_t 全球_n 碳_n 中_f 和_c 目标_n 的_u 实现_vn 。_w</s>
<s>1_m 氢_n 能_n 制备_n</s>
<s>氢_n 能_n 产业_n 链_Ng 分为_v 制氢_v 、_w 储_Vg 氢_n 、_w 运_v 氢_Ng 、_w 加_v 氢_Ng 、_w 用_v 氢_n 等_u 环节_n 。_w</s><s>其中_r ，_w 制氢_vn 技术_n 包括_v 化石_n 能源_n 制氢_v 、_w 电解_vn 水_n 制氢_v 、_w 工业_n 副_b 产_v 氢_n 和_c 可_v 再生_v 能源_n 制氢_v ，_w 以下_f 分_v 述_Vg 之_u 。_w</s>
<s>1.1_m 化石_n 能源_n 制氢_vn</s>
<s>化石_n 能源_n 制氢_v 是_v 指_v 利用_v 煤炭_n 、_w 石油_n 和_c 天然气_n 等_u 化石_n 燃料_n ，_w 通过_p 化学_n 热_vn 解_vn 或者_c 气化_v 生成_v 氢气_n 。_w</s><s>化石_n 能源_n 制氢_vn 技术_n 路线_n 成熟_a ，_w 成本_n 相对_d 低廉_a ，_w 是_v 目前_t 氢气_n 最_d 主要_b 的_u 来源_n 方式_n ，_w 但_c 在_p 氢气_n 生产_vn 过程_n 中_f 也_d 会_v 产生_v 并_c 排放_v 大量_m 的_u 二氧化碳_n 。_w</s><s>因此_c 所_u 制_v 得_v 的_u 氢气_n 产品_n 被_p 称为_v “_w 灰_n 氢_n ”_w 。_w</s><s>借助于_v 碳_n 捕_vn 集_vn 与_c 封存_vn 技术_n （_w CCS_nx ）_w ，_w 可以_v 有效_ad 降低_v 该_r 制氢_vn 方式_n 的_u 碳_n 排放量_n ，_w 将_p “_w 灰_n 氢_n ”_w 转变_v 为_v “_w 蓝_a 氢_n ”_w ，_w 以_c 实现_v 未来_t 能源_n 的_u 可持续_vd 发展_v 。_w</s><s>预计_v 在_p 未来_t 相当_d 长_a 一_m 段_q 时间_n 内_f ，_w 化石_n 能源_n 制氢_v 仍然_d 将_d 是_v 氢气_n 的_u 最_d 主要_b 来源_n 方式_n 。_w</s>
<s>1._m 1.1_m 甲烷_n 制氢_vn</s>
<s>甲烷_n （_w CH_nx 4_m ）_w 作为_p 天然气_n 的_u 主要_b 成分_n ，_w 在_p 所有_b 碳氢化合物_n 中_f 具有_v 最高_a 的_u 氢_n 元素_n 占比_n 。_w</s><s>因此_c 以_p 天然气_n 为_v 原料_n 的_u 甲烷_n 制氢_vn 方法_n 具有_v 高_a 制氢_vn 效率_n 、_w 最_d 低_a 的_u 碳_n 排放量_n 、_w 适用_v 于_p 大_a 规模_n 工业_n 产_v 氢_n 等_u 优点_n 。_w</s><s>甲烷_n 制氢_vn 技术_n 主要_d 包括_v 蒸汽_n 重整_vn 法_n （_w SRM_nx ）_w 、_w 部分_m 氧化_vn 法_n （_w POM_nx ）_w 、_w 自热_b 重整_vn 法_n （_w MATR_nx ）_w 、_w 催化_vn 裂解_vn 法_n （_w MCD_nx ）_w 。_w</s>
<s>目前_t 主要_b 的_u 甲烷_n 制氢_vn 技术_n 路线_n 及其_c 优缺点_n 对比_v 如_v 表_n 1_m 所_u 示_v 。_w</s><s>从_p 表_n 1_m 可以_v 看出_v ：_w ①_m SRM_nx 是_v 在_p 750_m ～_w 920℃_q 高温_n 和_c 3.5_m MPa_q 高压_n 条件_n 下_f ，_w 使用_v Ni_nx /_w Al_nx 2_m O_nx 3_m 催化剂_n ，_w 将_p 甲烷_n 和_c 蒸汽_n 催化_v 转化_v 为_v 氢气_n 和_c 碳_n 氧化物_n [_w 2_m ]_w ，_w 该_r 工艺_n 主要_d 包括_v 重整_v 气_n 或_c 合成_vn 气_n 的_u 生成_vn ，_w 水_n 煤气_n 变换_vn (_w WGS_nx )_w 和_c 气体_n 净化_vn 等_u 主要_b 步骤_n ，_w 技术_n 成熟_a ；_w ②_m POM_nx 是_v 将_p 蒸汽_n 、_w 氧气_n 和_c 甲烷_n 转化_v 为_v 氢气_n 和_c 碳氧化物_n ，_w 根据_p 与_p 氧气_n 或_c 蒸汽_n 的_u 反应_vn 分为_v 催化_v 与_c 非_h 催化_v 重整_v ，_w 在_p 催化_vn 过程_n 中_f ，_w 热量_n 由_p 受控_v 燃烧_v 提供_v ，_w 甲烷_n 的_u 热效率_n 通常_d 介于_v 60%_m ～_w 75%_m [_w 3_m ]_w ；_w ③_m MATR_nx 是_v 将_p 放热_v 的_u POM_nx 反应_vn 与_p 吸热_v 的_u SRM_nx 反应_v 联_Vg 用_v ，_w 通过_p 反应_vn 体系_n 自_r 供热_v 来_v 增加_v 氢气_n 产量_n ，_w 降低_v 成本_n [_w 4_m ]_w ；_w ④_m 在_p MCD_nx 反应_vn 中_f ，_w 氢气_n 的_u 唯一_b 来源_n 便_d 是_v 甲烷_n 本身_r ，_w 无需_v 另外_d 引入_v 蒸汽_n 和_c 氧气_n ，_w 不_d 会_v 产生_v 碳_n 排放_vn 量_n 且_c 能耗_n 更_d 低_a [_w 5_m ]_w 。_w</s><s>综_Vg 上_f 可知_v ，_w 以_p SRM_nx 为_v 基础_n ，_w 协同_vd 发展_v POM_nx 、_w MATR_nx 和_c MCD_nx ，_w 借助于_v 高_a 活性_b 催化剂_n 研发_vn 、_w 反应_vn 装置_n 改进_vn 等_u 方面_n 的_u 技术_n 突破_vn ，_w 体现_v 效率_n 与_c 经济性_n 的_u 综合_vn 优势_n ，_w 是_v 甲烷_n 制氢_vn 技术_n 发展_v 的_u 趋势_n 。_w</s>
<s>表_n 1_m 主要_b 甲烷_n 制氢_vn 技术_n 路线_n 及其_c 优缺点_n 对比_vn 表_n</s>
<s>1_m ._m 1.2_m 煤_n 制氢_vn</s>
<s>煤_n 制氢_v 主要_b 工艺_n 是_v 将_p 煤_n 与_p 氧气_n 或_c 蒸汽_n 混合_v ，_w 在_p 高温_n 下_f 转化_v 为_v 以_p H_nx 2_m 和_c CO_nx 为主_v 的_u 混合_vn 气_n ，_w 后_f 经_p 水_n 煤气_n 变换_v （_w WGS_nx ）_w 、_w 脱_v 除_v 酸_n 气_n 、_w 氢气_n 提纯_vn 等_u 流程_n ，_w 获得_v 具有_v 高_a 纯度_n 的_u 氢气_n 产品_n [_w 6_m ]_w 。_w</s><s>煤气化_v 制氢_vn 过程_n 中_f 主要_d 发生_v 的_u 有效_a 反应_vn 如下_v ：_w</s>
<s>气化_vn （_w 蒸汽_n 混合_vn ）_w C_nx +_w H_nx 2_m O_nx —_w →CO_nx +_w H_nx 2_m (_w 1_m )_w</s>
<s>气化_vn （_w 氧气_n 混合_v ）_w C_nx +_w 1_m /_w 2O_n 2_m —_Ng →CO_nx (_w 2_m )_w</s>
<s>WGS_nx 变换_v CO_nx +_w H_nx 2_m O_nx —_w →CO_nx 2_m +_w H_nx 2_m (_w 3_m )_w</s>
<s>在_p 煤气_v 化_v 制氢_n 的_u WGS_nx 变换_vn 步骤_n 中_f ，_w 不仅_c 需要_v 催化剂_n 具有_v 可靠_a 的_u 活性_n 和_c 寿命_n ，_w 而且_c 由于_c 煤_n 中_f 含有_v 硫_n 元素_n ，_w 对_p 催化剂_n 的_u 抗_v 硫_n 能力_n 亦_d 提出_v 了_u 额外_b 的_u 要求_n 。_w</s><s>采用_v Co_nx -_w Mo_nx 催化剂_n 体系_n 的_u 宽_a 温_n 耐_v 硫_n 变换_vn 工艺_n 具有_v 卓越_a 的_u 抗_v 硫_n 能力_n 与_c 宽_a 适用_vn 温度_n 范围_n （_w 200_m ～_w 550℃_q ）_w ，_w 目前_t 被_p 广泛_ad 用于_v 煤气_vn 化_vn 制氢_vn 系统_n 中_f 。_w</s><s>经_p WGS_nx 变换_v 后_f ，_w 气体_n 产物_n 主要_d 通过_p 低_a 能耗_n 的_u 低温_n 甲醇_n 清洗_vn ，_w 同时_c 实现_v 对_p CO_nx 2_m 和_c 含硫_n 气体_n 的_u 脱_vn 除_vn 。_w</s>
<s>煤_n 制氢_vn 技术_n 发展_v 已经_d 有_v 200余_m 年_q ，_w 技术_n 已_d 相当_d 成熟_a ，_w 是_v 目前_t 最_d 经济_a 的_u 大_a 规模_n 制氢_vn 技术_n 之一_r ，_w 尤其_d 适合于_v 诸如_v 中国_ns 等_u 化石_n 能源_n 结构_n 分布_v 不_d 均_Ag 、_w 多_a 煤炭_n 而_c 少_v 油气_n 的_u 国家_n 。_w</s><s>煤炭_n 资源_n 的_u 丰富_a 储量_n 和_c 低_a 成本_n 使得_v 煤气化_vn 制氢_vn 工艺_n 具有_v 更_d 好_a 的_u 经济_n 优势_n ，_w 其_r 产_v 氢_n 成本_n 仅_d 为_v 8.3_m ～_w 19.5_m 元_q 人民币_n （_w 下同_v ）_w /_w kg_q [_w 7_m ]_w 。_w</s><s>但_c 该_r 技术_n 所_u 需_v 设备_n 投资_n 随着_p 煤_n 制氢_vn 规模_n 的_u 扩大_vn 而_c 上升_v ，_w 这_r 一点_m 也_d 不容忽视_l ；_w 此外_c ，_w 大量_m CO_nx 2_m 与_c 含硫_n 污染物_n 的_u 排放_vn 也_d 是_v 一_m 大_a 困扰_vn 。_w</s><s>为了_p 降低_v 能耗_n 、_w 提高_v 煤_n 制氢_vn 效率_n ，_w 煤_n 超_v 临界_b 水_n 气化_vn 将_d 是_v 煤_n 制氢_vn 技术_n 的_u 关键_a 攻关_vn 方向_n [_w 8_m ]_w 。_w</s>
<s>1_m .1.3_m 甲醇_n 制氢_vn</s>
<s>与_p 天然气_n 和_c 煤炭_n 相比_v ，_w 以_p 甲醇_n 为_v 代表_n 的_u 二_m 次_q 石化_j 能源_n 产品_n 来源_n 丰富_a 且_c 更_d 易_a 储输_v 。_w</s><s>甲醇_n 制_v 氢_n 具有_v 反应_vn 温度_n 低_a 、_w 氢气_n 易_ad 分离_v 等_u 显著_a 优势_n ，_w 近年_t 来_f 一直_d 备受_v 关注_vn 。_w</s><s>蒸汽_n 重整_vn 法_n 是_v 目前_t 使用_v 最为_d 广泛_a 的_u 甲醇_n 制氢_vn 技术_n 路线_n [_w 9_m ]_w ，_w 甲醇_n 和_c 蒸汽_n 在_p 高于_v 200℃_m 环境_n 中_f 通过_v 催化剂_n 床_n 层_n ，_w 其_r 主要_b 化学_n 反应_vn 式_k 如下_v ：_w</s>
<s>反应_vn 热力学_n 和_c 反应_vn 机理_n 的_u 研究_vn 结果_n 证实_v ，_w 该_r 反应_vn 是_v 通过_p 甲醇_n 裂解_vn 与_c WGS_nx 变换_v 两_m 步_q 反应_v 完成_v 的_u ：_w</s>
<s>甲醇_n 蒸汽_n 重整_v 全_a 流程_n 需要_v 吸收_v 大量_m 的_u 热量_n ，_w 必须_d 保证_v 外部_f 热源_n 平稳_ad 供热_v 。_w</s><s>适用_v 于_p 该_r 技术_n 的_u 催化剂_n 种类_n 则_d 较为_d 丰富_a ，_w 主要_d 有_v 镍_n 系_n 、_w 钯_n 系_n 、_w 铜_n 系_n 等_u 几_m 大_a 类型_n ，_w 例如_v Cu_nx -_w Zn_nx -_w Al_nx 、_w Cu_nx -_w Ni_nx -_w Al_nx 体系_n 等_u 。_w</s><s>对于_p 氢气_n 产物_n ，_w 可以_v 通过_p 变压_n 吸附_vn 法_n 、_w WGS_nx 变换_vn 反应_vn 、_w 钯_n 膜_n 分离_vn 技术_n 、_w CO_nx 甲烷_n 化_vn 等_u 方式_n 除去_v 其中_r 的_u CO_nx 进行_v 纯化_vn 。_w</s>
<s>当前_t ，_w 甲醇_n 制氢_vn 技术_n 具有_v 原料_n 丰富_a 且_c 易_ad 储运_v 、_w 反应_vn 温度_n 低_a 、_w 技术_n 成熟_a 、_w 氢气_n 产_v 率_k 高_a 、_w 分离_v 简单_a 等_u 优势_n ，_w 已_d 可_v 满足_v 氢气_n 生产_vn 的_u 技术_n 需求_n ，_w 尤其_d 适合于_v 中_b 小_b 规模_n 的_u 现场_s 制氢_vn 。_w</s><s>但_c 其_r 所_u 需_v 原料_n 甲醇_n 属于_v 二_m 次_q 能源_n 产品_n ，_w 较之_p 于_p 天然气_n 和_c 煤炭_n 成本_n 较_d 高_a ，_w 不_d 具有_v 经济_n 优势_n ，_w 另外_c CO_nx 的_u 充分_a 清除_vn 也_d 是_v 一_m 大_a 挑战_vn 。_w</s><s>未来_t 该_r 技术_n 的_u 重点_n 将_d 集中_v 在_p 催化剂_n 与_c 反应器_n 的_u 开发_vn 上_f 。_w</s><s>目前_t 国内_s 甲醇_n 制氢_vn 技术_n 领先_v 的_u 企业_n 有_v 四川_ns 亚联_nz 高科_nz 、_w 天采_nz 科技_n 等_u ，_w 可以_v 实现_v 10×10_m 4_m m_q 3_m /_w h_q 的_u 单_b 装置_n 制氢_vn 效率_n 。_w</s>
<s>1.1.4_m 化石_n 燃料_n 结合_vn CCS_nx 制_v 氢_n</s>
<s>CCS_nx 技术_n 能够_v 大幅度_d 减少_v 化石_n 燃料_n 使用_vn 过程_n 中_f 的_u CO_nx 2_m 排放量_n 。_w</s><s>将_p CCS_nx 技术_n 与_p 化石_n 能源_n 制氢_vn 技术_n 相_d 结合_v ，_w 可以_v 将_p “_w 灰_n 氢_n ”_w 转变_v 为_v “_w 蓝_a 氢_n ”_w ，_w 在_p 满足_v 低_a 成本_n 、_w 大_a 规模_n 制氢_v 需求_n 的_u 同时_n 大大_d 减少_v 碳_n 排放量_n 。_w</s>
<s>天然气_n 制氢_vn ，_w 如_c 采用_v SRM_nx 路线_n 并_c 结合_v CCS_nx 技术_n ，_w 以_p 日_q 产_v 氢气_n 379_m t_q 的_u SRM_nx 工厂_n 为_v 例_n ，_w 产_v 氢_n 成本_n 将_d 从_p 2.08_m 美元_q /_w kg_q 上升_v 至_v 2.27_m 美元_q /_w kg_q 。_w</s><s>而_c MATR_nx 路线_n 与_p CCS_nx 技术_n 的_u 结合_vn ，_w 则_c 能_v 使得_v 蓝_a 氢_n 的_u 成本_n 降至_v 1.48_m 美元_q /_w kg_q [_w 10_m ]_w 。_w</s><s>在_p 煤炭_n 制氢_vn 领域_n ，_w Burmistrz_nx 等_u [_w 11_m ]_w 研究_v 了_u 在_p 不同_a 煤炭_n 种类_n 、_w 不同_a 工艺_n 路线_n 的_u 情况_n 下_f ，_w 煤炭_n 制氢_vn 技术_n 与_c CCS_nx 耦合_v 前后_f 的_u 制氢_vn 碳_n 排放_vn 量_n 情况_n ，_w 分别_d 为_v 19.42_m ～_w 25.28_m kg_q (_w CO_nx 2_m )_w /_w kg_q (_w H_nx 2_m )_w 和_c 4.14_m ～_w 7.14kg_m (_w CO_nx 2_m )_w /_w kg_q (_w H_nx 2_m )_w 。_w</s><s>另_d 有_v 研究_vn 表明_v ，_w 结合_v CCS_nx 技术_n 的_u 煤炭_n 制氢_vn 工艺_n 将_d 实现_v 83%_m 的_u 温室_n 气体_n 减排_vn 率_k ，_w 而_c 相应_v 地_u 制氢_vn 成本_n 则_c 仅_d 上升_v 8%_m [_w 12_m ]_w 。_w</s>
<s>受限_v 于_p CCS_nx 技术_n 的_u 发展_vn 现状_n ，_w 当前_t 蓝_a 氢_n 项目_n 极度_d 依赖_v 国家_n 提供_v 的_u 巨额_b 补贴_n ，_w 规模_n 不_d 大_a ，_w 主要_d 由_p 德国_ns 、_w 英国_ns 、_w 美国_ns 、_w 日本_ns 等_u 发达_a 国家_n 主导_v 。_w</s><s>在_p 雪佛龙_nz 、_w BP_nx 、_w 道达尔_nz 等_u 众多_m 跨国_b 油气_n 公司_n 的_u 氢_n 能_n 发展_vn 计划_n 中_f ，_w “_w 蓝_a 氢_n ”_w 都_d 占有_v 一席之地_i 。_w</s><s>韩国_ns SK E&S_nx 株式会社_n 宣布_v ，_w 计划_v 到_p 2025年_t 成为_v 全球_n 最_d 大_a 的_u 蓝氢_n 供应商_n ，_w 实现_v 年_q 产_v 蓝氢_n 25×10_m 4_m t_q 的_u 目标_n 。_w</s><s>对于_p 现_t 阶段_t 蓝_a 氢_n 的_u 制备_vn ，_w 应当_v 积极_ad 开展_v 与_p 各_r 类_q 主流_n 化石_n 能源_n 制氢_vn 技术_n 相_d 配套_v 的_u CCS_nx 技术_n ，_w 大力_d 开展_v 基础_n 研发_vn 与_c 应用_vn 示范_vn ，_w 促进_v 蓝_a 氢_n 成本_n 的_u 下降_vn 。_w</s><s>如果_c 为_p 化石_n 能源_n 制氢_v 所_u 产生_v 的_u 大量_m 碳_n 找到_v 应用_vn 市场_n ，_w 在_p 碳_n 捕_vn 集_vn 封存_vn 技术_n 的_u 基础_n 上_f 对_p 其_r 加以_v 利用_vn ，_w 蓝_a 氢_n 的_u 价格_n 还_d 将_d 进一步_d 降低_v 。_w</s>
<s>1_m ._w 2_m 电解_vn 水_n 制氢_vn</s>
<s>电解_vn 水_n 制氢_v 是_v 在_p 直流电_n 作用_v 下_f 将_p 水_n 进行_v 分解_vn 进而_c 产生_v 氢气_n 和_c 氧气_n 的_u 一_m 项_q 技术_n ，_w 其中_r 阴极_n 反应_vn 为_v 析_v 氢_n 反应_vn （_w Hydrogen_nx Evolution_nx Reaction_nx ，_w 缩写_n 为_v HER_nx ）_w ，_w 阳极_n 反应_vn 为_v 析_v 氧_n 反应_vn （_w Oxygen_nx Evolution_nx Reaction_nx ，_w 缩写_n 为_v OER_nx ）_w 。_w</s><s>该_r 技术_n 可以_v 采用_v 可_v 再生_v 能源_n 电力_n ，_w 不_d 会_v 产生_v CO_nx 2_m 和_c 其他_r 有毒_vn 有害_a 物质_n 的_u 排放_vn ，_w 从而_c 获得_v 真正_b 意义_n 上_f 的_u “_w 绿_a 氢_n ”_w 。_w</s><s>电解_vn 水_n 理论_n 转化_vn 效率_n 高_a 、_w 获得_v 的_u 氢气_n 纯度_n 高_a ，_w 但_c 目前_t 在_p 中国_ns 的_u 氢_n 能源_n 结构_n 中_f ，_w 电解_v 水_n 制氢_v 仅_d 占_v 1%_m ，_w 主要_b 限制_vn 因素_n 是_v 高_a 成本_n [_w 13_m ]_w ，_w 其中_r 电价_n 占_v 总_b 成本_n 的_u 60%_m ～_w 70%_m [_w 14_m ]_w 。_w</s><s>电解_vn 水_n 制氢_vn 技术_n 主要_d 分为_v 碱性_n 电解_vn 水_n 、_w 酸性_n 质子_n 交换_vn 膜_n 电解_vn 水_n 、_w 高温_n 固体_n 氧化物_n 电解_vn 水_n 以及_c 其他_r 电解_vn 水_n 技术_n ，_w 以下_f 分_v 述_Vg 之_u 。_w</s>
<s>1_m ._m 2_m ._m 1_m 碱性_n 电解_vn 水_n</s>
<s>碱性_n 电解_vn 水_n （_w Alkaline_nx Water_nx Electrolysis_nx ,_w ALK_nx ）_w 制氢_vn 技术_n 已_d 有_v 数_m 十_m 年_q 的_u 应用_vn 经验_n ，_w 单_b 槽_Ng 产_v 氢_n 量_n 最高_a 可达_v 1_m 000_m Nm_q 3_m /_w h_nx [_w Nm_q 3_m 是_v 指_v 在_p 0_m 摄氏度_q 、_w 1_m 个_q 标准_n 大气压_n （_w atm_nx ）_w 下_f 的_u 气体_n 体积_n ，_w 1_m atm_q =_w 0.101_m 325_m MPa_q ，_w 下同_v ]_w 。_w</s><s>其_r 工作_vn 温度_n 介于_v 70_m ～_w 90℃_m ，_w 工作_vn 压力_n 介于_v 1_m ～_w 3_m MPa_q ，_w 能源_n 效率_n 介于_v 59%_m ～_w 70%_m [_w 15_m ]_w ，_w 电流_n 密度_n 通常_d 小于_v 0.4_m A_q /_w cm_q 2_m ，_w 制氢_vn 能耗_n 介于_v 4.5_m ～_w 5.5_m kWh_q [_w 16_m ]_w 。_w</s><s>在_p 碱性_n 电解_vn 槽中_s ，_w 由_p 镍_n 合金_n 组成_v 的_u 正_b 、_w 负极_n 浸没_v 在_p 浓度_n 约_d 为_v 30%_m 的_u 氢氧化钾_n 碱性_n 电解质_n 中_f ，_w 正_b 、_w 负_b 电极_n 间_f 被_p 石棉_n （_w 或_c 尼龙_n 、_w 涤纶_n 布_n 等_u 多_a 孔_n 材料_n ）_w 隔膜_n 分隔_v 。_w</s><s>电解_vn 槽_n 通电_v 后_f ，_w 水_n 分子_n 在_p 阴极_n 得_v 电子_n 产生_v 氢气_n 和_c 氢氧_n 根_n 离子_n ，_w 隔膜_n 只_d 允许_v 氢氧_n 根_n 离子_n 穿过_v ，_w 随后_d 氢氧_n 根_n 离子_n 在_p 阳极_n 失_v 电子_n 被_p 还原_v 生成_v 氧气_n 。_w</s><s>较之_p 于_p 其他_r 制氢_vn 技术_n ，_w 碱性_n 电解_vn 水_n 制氢_v 可以_v 采用_v 非_h 贵_a 金属_n 催化剂_n 且_c 电解_vn 槽_Ng 具有_v 15_m 年_q 左右_m 的_u 长_a 使用_vn 寿命_n ，_w 因此_c 具有_v 成本_n 上_f 的_u 优势_n 和_c 竞争力_n 。_w</s><s>但是_c ，_w 该_r 技术_n 使用_v 的_u 电解质_n 是_v 强_a 碱_n ，_w 具有_v 腐蚀性_n 且_c 石棉_n 隔膜_n 不_d 环保_j ，_w 具有_v 一定_b 的_u 危害性_n ，_w 加之_c 其_r 启动_vn 速度_n 及_c 调节_v 制氢_vn 速度_n 都_d 较_d 慢_a ，_w 因而_c 与_p 可_v 再生_v 能源_n 发电_v 的_u 适配_vn 性_n 还_d 有待于_v 进一步_d 提升_v 。_w</s>
<s>挪威_ns Nel_nx 公司_n 是_v 碱性_n 电解_vn 水_n 制氢_vn 机_n 的_u 龙头_n 制造商_n ，_w 该_r 公司_n 研发_v 的_u A_nx 系列_n 模块_vn 化_vn 碱性_n 电解_vn 水_n 制氢_vn 机_n ，_w 产_v 氢_n 量_n 覆盖_v 50_m ～_w 3_m 880_m Nm_q 3_m /_w h_q ，_w 最高_a 日_q 产_v 氢_n 量_n 超过_v 8_m t_q ，_w 模块_v 化_v 的_u 结构_n 可以_v 根据_p 客户_n 不同_a 的_u 应用_vn 需求_n 提供_v 有_v 针对性_n 的_u 解决_vn 方案_n 。_w</s><s>始_Vg 于_p 2015年_t 的_u 沽_ns 源_ns 风_n 电_n 制氢_vn 综合_vn 利用_vn 示范_vn 项目_n 是_v 我_n 国_n 首_m 个_q 风_n 电_n 制氢_vn 工业_n 应用_vn 项目_n ，_w 该_r 项目_n 与_p 德国_ns 的_u Mc_nx Phy_nx 、_w Encon_nx 公司_n 进行_v 技术_n 合作_vn ，_w 总_b 投资_n 20.3亿_m 元_q ，_w 投_v 建_v 10_m MW_q 电解_vn 水_n 制氢_vn 系统_n ，_w 配合_v 200_m MW_q 风_n 电_n 场_Ng 制氢_vn ，_w 项目_n 建成_v 后_f ，_w 可以_v 形成_v 年_q 制氢_v 1_m 752×10_m 4_m Nm_q 3_m 的_u 生产_vn 能力_n ，_w 成为_v 迄今_d 我_n 国_n 最_d 大_a 的_u 风_n 电_n 制氢_vn 示范_vn 项目_n 。_w</s>
<s>1_m ._w 2_m ._w 2_m 酸性_n 质子_n 交换_vn 膜_n 电解_vn 水_n</s>
<s>酸性_n 质子_n 交换_vn 膜_n （_w Proton_nx Exchange_n Membrane_nx ,_w PEM_nx ）_w 技术_n 近年_t 来_f 产业化_v 发展_v 迅速_a 。_w</s><s>其_r 制氢_vn 原理_n 与_p 碱性_n 电解_vn 水_n 制氢_vn 原理_n 相同_a ，_w 但_c 使用_v 固态_n 聚合物_n 阳_b 离子_n 交换_vn 膜_n 代替_v 石棉_n 隔膜_n ，_w 通过_p 此_r 交换_vn 膜_n 分隔_v 阴阳_b 两_m 极_Ng 并_c 传导_v 导电_vn 氢_n 离子_n 。_w</s><s>质子_n 交换_v 膜_n 内_f 亲_Vg 水_n 相_n 与_c 疏_Vg 水_n 相_Ng 的_u 微_Ag 相_n 分离_v 结构_n 引起_v 亲_v 水_n 团_n 簇_Ng 的_u 聚集_vn ，_w 从而_c 形成_v 了_u 质子_n 传输_vn 通道_n 。_w</s><s>目前_t ，_w PEM_nx 单_b 槽_Ng 产_v 氢_n 量_n 最高_a 可达_v 400_m Nm_q 3_m /_w h_nx 。_w</s><s>其_r 工作_vn 温度_n 介于_v 50_m ～_w 80℃_m ，_w 制氢_vn 能耗_n 介于_v 4.4_m ～_w 5.0kWh_m [_w 17_m ]_w 。_w</s><s>质子_n 交换_vn 膜_n 制氢_vn 技术_n 无_v 污染_vn 、_w 运行_vn 电流_n 密度_n 高_a 、_w 转换_vn 效率_n 高_a 、_w 所_u 产_v 氢气_n 压力_n 高_a ，_w 便于_v 氢_Ng 的_u 传输_vn 、_w 可以_v 毫秒_q 级_n 启动_vn ，_w 适应_v 可_v 再生_v 能源_n 发电_v 的_u 波动_vn 性_n 特征_n ，_w 易于_v 与_p 可_v 再生_v 能源_n 消_vn 纳_vn 相_d 结合_v ，_w 是_v 目前_t 电解_v 水_n 制氢_v 的_u 理想_a 方案_n 。_w</s><s>但是_c PEM_nx 需要_v 使用_v 含_v 贵_a 金属_n （_w 铂_n 、_w 铱_n ）_w 的_u 电_n 催化剂_n 和_c 特殊_a 膜_n 材料_n ，_w 成本_n 较_d 高_a ，_w 使用_vn 寿命_n 也_d 不_d 如_v 碱性_n 电解_vn 水_n 制氢_vn 技术_n 。_w</s>
<s>质子_n 交换_vn 膜_n 作为_p PEM_nx 制氢_vn 技术_n 的_u 核心_n 材料_n 被_p 国外_s 企业_n 占据_v 主导_n ，_w 全球_n 市场_n 占有率_n 超过_v 90%_m 。_w</s><s>其中_r ，_w 商业化_vn 应用_vn 数量_n 最多_a 的_u 是_v 美国_ns 杜邦_nz 公司_n 的_u Naﬁon_Ng 系列_n 全_a 氟磺酸_n 质子_n 膜_n ，_w Naﬁon_n 211_m 在_p 60℃_m 电_n 导率_n 达_v 140_m m_q S_q /_w cm_q 。_w</s><s>美国_ns Proton_nx Onsite_nx 公司_n 是_v PEM_nx 制氢_vn 机_n 的_u 领先_vn 生产_vn 企业_n ，_w 该_r 公司_n 可_v 量产_v 单_b 电_n 堆_n 2_m MW_nx 的_u 电解_vn 槽_n ，_w 其_r 业务_n 遍及_v 全球_n 72_m 个_q 国家_n ，_w 已_d 交付_v 电解_vn 水_n 制氢_vn 装置_n 超过_v 2_m 000_m 套_q ，_w 拥有_v 70_m %_m 的_u PEM_nx 电解_vn 水_n 制氢_vn 市场_n 占有率_n 。_w</s><s>我_n 国_n 的_u 质子_n 交换_vn 膜_n 制造_vn 企业_n 面临_v 技术_n 、_w 市场_n 、_w 人才_n 和_c 资金_n 的_u 四_m 大_a 壁垒_n ，_w 目前_t 山东_ns 东岳_ns 集团_n 已_d 研制_v 出_v 接近_v 杜邦_nz Naﬁon_w 性能_n 的_u 产品_n 。_w</s><s>在_p PEM_nx 电解_vn 槽_n 制造_vn 方面_n ，_w 阳光_nt 电源_n 成立_v 了_u 氢_n 能_n 事业部_n ，_w 与_p 中国_ns 科学院_n 大连_ns 化学_n 物理_n 研究所_n 合作_v ，_w 于_p 2021_m 年_q 4_m 月_n 推出_v SEP50_nx PEM_nx 电解_vn 槽_n ，_w 功率_n 为_v 250_m kW_q ，_w 是_v 目前_t 国内_s 具备_v 量产_vn 能力_n 的_u PEM_nx 电解_vn 槽_n 。_w</s>
<s>1_m ._w 2_m ._w 3_m 高温_n 固体_n 氧化物_n 电解_vn 水_n</s>
<s>高温_n 固体_n 氧化物_n （_w Solid_nx Oxide_nx Electrolysis_nx Cell_nx ,_w SOEC_nx ）_w 电解_v 水_n 制氢_vn 技术_n 目前_t 还_d 处于_v 前期_f 研究_vn 阶段_n ，_w 包含_v 质子_n —_w 固体_n 氧化物_n 、_w 氧_n 离子_n —_w 固体_n 氧化物_n 以及_c 二氧化碳_n 联合_vd 电解_v 共计_v 3_m 种_q 方式_n 。_w</s><s>他们_r 都_d 可以_v 使用_v 固态_n 陶瓷_n 作为_v 电解质_n ，_w 需要_v 在_p 500_m ～_w 1 000℃_m 的_u 高温_n 下_f 反应_v 。_w</s><s>由于_c 高温_n 会_v 使_v 反应_v 的_u 吉布斯_ns 自由_a 能_n 变化_vn 量_n 降低_v ，_w 电解_v 需要_v 的_u 平衡_a 电压_n 也_d 较_d 低_a 。_w</s><s>例如_v ，_w 在_p 800℃_m 、_w 0.1_m MPa_q 的_u 条件_n 下_f ，_w 电解_vn 水蒸气_n 的_u 平衡_a 电压_n 只_d 需_v 0.85V_m [_w 18_m ]_w ，_w 因而_c 可以_v 省_v 电_n 降_v 成本_n 。_w</s><s>此外_c ，_w 固体_n 氧化物_n 制氢_vn 技术_n 的_u 动力学_n 性能_n 优秀_a ，_w 可以_v 达到_v 或_c 接近_v 100_m %_m 的_u 转换_vn 效率_n ，_w 使用_v 的_u 催化剂_n 不_d 依赖_v 于_p 贵重_a 金属_n 。_w</s><s>但_c 目前_t 该_r 技术_n 的_u 缺陷_n 包括_v ：_w ①_m 电极_n 的_u 机械_n 性能_n 在_p 高温_n 下_f 不_d 够_v 稳定_a ；_w ②_m 高温_n 还_d 会_v 导致_v 电解_vn 槽中_n 玻璃_n —_w 陶瓷_n 密封_vn 材料_n 寿命_n 缩短_v ；_w ③_m 在_p 与_p 波动_vn 性_n 高_a 、_w 输出_v 不_d 稳定_a 的_u 可_v 再生_v 能源_n 电力_n 匹配_v 方面_n ，_w 高温_n 反应_vn 条件_n 的_u 升温_vn 速率_n 也_d 亟待_v 突破_v 。_w</s>
<s>1_m ）_w 质子_n —_w 固体_n 氧化物_n 技术_n 使用_v 质子_n 导_v 通_v 型_k 钙_n 钛_n 矿_n 作为_v 阳极_n 、_w 镍_n —_w 陶瓷_n 作为_v 阴极_n ，_w 较之_v 于_p 氧_n 离子_n —_w 固体_n 氧化物_n ，_w 前者_r 产_v 氢_n 不_d 需要_v 额外_b 的_u 干燥_an 过程_n 。_w</s><s>这_r 可以_v 简化_v 系统_a 的_u 结构_n 并_c 节约_v 成本_n [_w 19_m ]_w 。_w</s><s>此外_c ，_w 该_r 技术_n 可以_v 在_p 相对_d 较_d 低_a 的_u 温度_n 中_f （_w 500_m ～_w 700℃_q ）_w 保持_v 高效_b 电解_vn [_w 20_m ]_w 。_w</s><s>这_r 可以_v 使_v 耐用性_n 得以_v 提高_vn ，_w 弱化_v 由_p 腐蚀_v 和_c 污染_v 引起_v 的_u 材料_n 退化_v 等_u 不足_a [_w 21_m ]_w 。_w</s>
<s>2_m ）_w 氧_n 离子_n —_w 固体_n 氧化物_n 技术_n 常见_a 的_u 阳极_n 材料_n 有_v 掺_v 锶_n 亚_h 锰_n 酸_n 镧_w （_w LSM_nx ）_w 、_w 钇_n 稳定_vn 氧化_vn 锆_n （_w YSZ_nx ）_w 等_u [_w 22_m -_w 23_m ]_w ；_w 阴极_n 可_v 采用_v 镍_n —_n 钇_n 稳定_vn 氧化_vn 锆_n （_w Ni_nx -_w YSZ_nx ）_w 。_w</s><s>该_r 技术_n 存在_v 的_u 问题_n 是_v 长期_b 稳定性_n 差_a 和_c 层_n 间_f 扩散_v 等_u 。_w</s><s>Kim_nx 等_u [_w 24_m ]_w 引入_v 了_u 混合_vn 固体_n 氧化物_n 电解_vn 池_n 的_u 概念_n ，_w 以_p BZCYYb_nx 作为_v 电解液_n ，_w 将_p 质子_n SOEC_nx 和_c 氧_n 离子_n SOEC_nx 结合_v 起来_v ，_w 实现_v 了_u 60_m h_nx 的_u 优异_a 稳定性_n ，_w 同时_c 也_d 保持_v 了_u 超高_b 的_u 电化学_n 产_v 氢_n 性能_n 。_w</s>
<s>3_m ）_w 二氧化碳_n 联合_vn 电解_vn 可_v 将_p 水蒸气_n 和_c 二氧化碳_n 直接_ad 以_p 电化学_n 的_u 方式_n 转化_v 为_v 氢气_n 、_w 一氧化碳_n 或_c 氢气_n 加_v 一氧化碳_n 的_u 合成_vn 气_n 。_w</s><s>此_r 项_q 技术_n 可以_v 捕获_v 水蒸气_n 和_c 二氧化碳_n ，_w 再_d 循环_vd 合成_v 人类_n 必需_v 的_u 化工_n 产品_n ，_w 如_v 汽油_n 、_w 甲醇_n 和_c 氨_n [_w 25_m ]_w 。_w</s><s>该_r 技术_n 在_p 反应_v 中_f 有_v 可能_n 形成_v 碳_n 沉积_vn ，_w 影响_v 电极_n 的_u 微观_n 结构_n ，_w 使_v 电解_vn 槽_Ng 性能_n 退化_v [_w 15_m ]_w 。_w</s><s>Xing_nx 等_u [_w 26_m ]_w 已_d 制备_v 了_u 铜_n 浸渍_v 的_u LSCM_nx 阴极_n ，_w 对_p 蒸汽_n 和_c 二氧化碳_n 的_u 联合_vn 电解_vn 进行_v 了_u 评估_vn ，_w 该_r 电极_n 可以_v 承受_v 在_p 750℃_m 下_f 进行_v 的_u 超过_v 50_m h_q 的_u 联合_vn 电解_vn 耐久性_n 测试_vn 。_w</s>
<s>1_m ._w 2_m ._m 4_m 其他_r 电解_vn 水_n</s>
<s>其他_r 的_u 电解_vn 水_n 技术_n 例如_v 碱性_n 阴_b 离子_n 交换_v 膜_n （_w Anion_nx Exchange_n Membrane_nx ,_w AEM_nx ）_w 电解_vn 水_n 技术_n ，_w 其_r 与_p PEM_nx 的_u 根本_a 区别_n 在于_v 将_p 膜_n 的_u 交换_vn 离子_n 由_p 质子_n 换为_v 氢氧_n 根_n 离子_n 。_w</s><s>氢氧_n 根_n 离子_n 的_u 相对_b 分子_n 质量_n 是_v 质子_n 的_u 17_m 倍_q ，_w 这_r 使得_v 其_r 迁移_vn 速度_n 比_p 质子_n 慢_a 得_u 多_a 。_w</s><s>该_r 技术_n 工作_vn 温度_n 较_d 低_a ，_w 介于_v 40_m ～_w 60℃_m 的_u 范围_n 内_f ，_w 工作_vn 压力_n 低于_v 3.5_m MPa_q ，_w 能源_n 效率_n 介于_v 60%_m ～_w 79%_m ，_w 电流_n 密度_n 介于_v 1_m ～_w 2_m A_q /_w cm_q 2_m [_w 16_m ]_w 。_w</s><s>AEM_nx 的_u 优势_n 是_v 不_d 存在_v 金属_n 阳_Ag 离子_n ，_w 不_d 会_v 产生_v 碳酸盐_n 沉淀_n 堵塞_v 制氢_vn 系统_n 。_w</s><s>AEM_nx 中_f 使用_v 的_u 电极_n 和_c 催化剂_n 是_v 镍_n 、_w 钴_Ng 、_w 铁_n 等_u 非_h 贵_a 金属_n 材料_n 且_c 产_v 氢_n 纯度_n 高_a 、_w 气_n 密_a 性_n 好_a 、_w 系统_n 响应_v 快速_b ，_w 与_p 目前_t 可_v 再生_v 能源_n 发电_v 的_u 特性_n 十分_m 匹配_v 。_w</s><s>不过_c AEM_nx 目前_t 仍然_d 存在_v 着_u 以下_f 不足_an ：_w ①_m 膜_n 的_u 氢氧_n 根_n 离子_n 导_vn 通_vn 率_k 较_d 低_a ；_w ②_m 膜_n 的_u 机械_n 稳定性_n 不_d 高_a ；_w ③_m AEM_nx 中_f 电极_n 结构_n 和_c 催化剂_n 动力学_n 需要_v 优化_v 。_w</s><s>碱性_n 阴_b 离子_n 交换_vn 膜_n 制氢_vn 技术_n 主要_d 处于_v 实验室_n 研发_vn 阶段_n ，_w 商品化_v 的_u 阴_b 离子_n 膜_n 不_d 多_a ，_w 基本上_d 都_d 来自_v 外国_n 厂商_n ，_w 例如_v 日本_ns Tokuyama_nx 公司_n 的_u A201_nx ，_w 膜_n 厚_a 28µm_q ，_w 拉伸_vn 强度_n 可达_v 96_m MPa_q ，_w 氢氧_n 根_n 离子_n 传导_vn 率_k 为_v 42_m mS_q /_w cm_q 。_w</s><s>此外_c ，_w 加拿大_ns Ionomr_nx 公司_n AEMI_nx -_w ON_nx 系列_n 中_f 的_u 部分_m 型号_n 的_u 传导_vn 率_n 更加_d 突出_a ，_w 可以_v 超过_v 80_m mS_q /_w cm_q [_w 27_m ]_w 。_w</s>
<s>1_m ._w 3_m 工业_n 副_b 产_n 氢_n</s>
<s>氯_n 碱_n 工业_n 、_w 煤焦_n 化_vn 工业_n 等_u 生产_vn 过程_n 中_f 都_d 会_v 产生_v 大量_m 的_u 副产_b 氢气_n ，_w 但_c 这_r 类_q 资源_n 尚_d 未_d 被_p 充分_ad 开发_v 利用_v ，_w 主要_b 原因_n 是_v 副产_b 氢气_n 纯度_n 不_d 高_a 、_w 提纯_vn 工艺_n 对_p 设备_n 与_c 资金_n 要求_n 高_a 以及_c 下游_f 市场_n 对_p 氢气_n 的_u 需求量_n 目前_t 还_d 较_d 少_a 。_w</s><s>随着_p 氢_n 能_n 行业_n 的_u 蓬勃_a 发展_vn 和_c 氢气_n 提纯_vn 技术_n 及_c 相关_vn 工业_n 技术_n 的_u 进步_vn ，_w 工业_n 副_b 产_v 氢_n 将_d 逐渐_d 具备_v 经济性_n 上_f 的_u 竞争力_n 。_w</s>
<s>1._m 3.1_m 焦炉_n 气_n 副_b 产_v 氢_n</s>
<s>焦炉_n 气_n （_w COG_nx ）_w 是_v 炼_v 焦_Ng 工业_n 中_f 的_u 副产品_n ，_w 主要_b 成分_n 为_v 氢气_n （_w 含量_n 介于_v 55%_m ～_w 60%_m ）_w 、_w 甲烷_n （_w 含量_n 介于_v 23%_m ～_w 27%_m ）_w 和_c 少量_m CO_nx 、_w CO_nx 2_m 等_u 。_w</s><s>通常_d 每_r 吨_q 干煤_n 可_v 生产_v 300_m ～_w 350_m m_q 3_m 焦炉_n 气_n ，_w 是_v 副_b 产_v 氢_n 的_u 重要_a 来源_n 之一_r [_w 28_m ]_w 。_w</s>
<s>在_p 炼_vn 焦_Ng 工业_n 中_f 湿_a 法_n 熄_v 焦_Ng 方法_n 较为_d 常用_a ，_w 即_v 通过_p 用_p 水_n 喷淋_v 高温_n 焦炭_n 的_u 方式_n 对_p 其_r 实现_v 降温_v ，_w 该_r 过程_n 会_v 发生_v WGS_nx 变换_v 生成_v 大量_m 的_u 氢气_n 。_w</s><s>这_r 部分_n 氢气_n 的_u 产生_vn 不_d 需要_v 额外_b 的_u 生产_vn 流程_n ，_w 可以_v 直接_ad 净化_v 、_w 分离_v 和_c 提纯_v 。_w</s><s>目前_t 炼焦厂_n 主要_d 采用_v 变压_n 吸附_vn （_w PSA_n ）_w 技术_n 从_p 焦炉_n 煤气_n 中_f 分离_v 获取_v 高_a 纯度_n 氢气_n 。_w</s><s>大_a 规模_n 的_u 焦炉_n 气_n 制氢_vn 则_d 一般_ad 采取_v 深_d 冷_b 分离_v 与_p PSA_n 相_d 结合_v 的_u 方法_n 来_v 实现_v 氢气_n 分离_v 。_w</s><s>另外_c ，_w 金属_n 膜_n 分离_vn 技术_n 的_u 耗能_vn 更_d 少_a 且_c 能够_v 连续_ad 操作_v ，_w 也_d 有望_v 应用_v 于_p 大_a 规模_n 从_p 焦炉_n 气中_s 分离_v 氢气_n [_w 29_m ]_w 。_w</s><s>此外_c ，_w 焦炉_n 气_n 分离_v 出_v 氢气_n 后_f 的_u 主要_b 组分_n 为_v 甲烷_n ，_w 可以_v 将_p 其_r 进行_v 提纯_vn ，_w 结合_v SRM_nx 技术_n 可_v 进一步_d 实现_v 焦炉_n 气_n 中_f 氢_n 能_n 资源_n 的_u 最大化_vn 提取_vn 。_w</s>
<s>当前_t 焦炉_n 气_n 制氢_vn 技术_n 已_d 具有_v 相当_v 的_u 规模_n ，_w 可_v 产_v 氢_n 1_m 000_m Nm_q 3_m /_w h_nx [_w 30_m ]_w 。_w</s><s>我_n 国_n 副_b 产_v 煤气_n 可_v 提供_v 811×10_m 4_m t_q /_w a_q 的_u 氢_n 产_v 能_n ，_w 氢_n 源_Ng 占比_n 为_v 20.0%_m 。_w</s><s>焦炉_n 气_n 直接_ad 分离_v 氢气_n 成本_n 相对_d 较_d 低_a ，_w 利用_v 焦炉_n 气_n 转化_v 的_u 甲烷_n 制氢_vn 亦_d 能_v 实现_v 有效_a 利用_v ，_w 焦炉_n 气_n 副_j 产_v 氢_n 比_p 天然气_n 和_c 煤炭_n 制氢_v 等_u 方式_n 更_d 具_Vg 经济_n 优势_n 。_w</s><s>焦炉_n 气_n 制氢_vn 应用_vn 发展_v 的_u 关键_n 在于_v 氢气_n 提纯_vn 技术_n 的_u 发展_vn 和_c 炼焦_vn 行业_n 下游_f 综合_vn 配套_vn 设施_n 的_u 健全_an 。_w</s>
<s>1_m .3.2_m 氯_n 碱_n 工业_n 副_b 产_n 氢_n</s>
<s>氯_n 碱_n 工业_n 是_v 最_d 基本_a 的_u 化学_l 工业_l 之一_r 。_w</s><s>在_p 氯_n 碱_n 工业_n 中_f ，_w 通过_p 电解_v 饱和_v NaCl_n 溶液_n 的_u 方法_n 制取_v 烧碱_n (_w 一般_ad 指_v 氢氧化钠_n )_w 和_c 氯气_n ，_w 同时_c 得到_v 副产品_n 氢气_n ，_w 可_v 通过_p PSA_nx 技术_n 进行_v 纯化_vn 分离_vn [_w 31_m ]_w 。_w</s><s>每_r 制取_v 1_m t_q 烧碱_n 便_d 会_v 产生_v 大约_d 280_m Nm_q 3_m （_w 质量_n 约_d 为_v 25_m kg_q ）_w 的_u 副_b 产_vn 氢气_n [_w 32_m ]_w 。_w</s><s>其_r 反应式_n 如_v 下_v ：_w</s>
<s>氯_n 碱_n 产_v 氢_n 反应_vn 的_u 化学_n 原理_n 和_c 生产_vn 过程_n 与_p 电解_vn 水_n 制氢_n 类似_a ，_w 氢气_n 纯度_n 可达_v 98.5%_m ，_w 其中_r 主要_b 杂质_n 为_v 反应_vn 过程_n 中_f 混入_v 的_u 氯气_n 、_w 氧气_n 、_w 氯化氢_n 、_w 氮气_n 以及_c 水蒸气_n 等_u ，_w 一般_ad 通过_p PSA_n 技术_n 进行_v 纯化_vn 分离_vn 获得_v 高_a 纯度_n 氢气_n [_w 31_m ]_w 。_w</s><s>大型_b 先进_a 氯_n 碱_n 装置_n 的_u 产_v 氢_n 成本_n 可以_v 控制_v 在_p 1.3_m ～_w 1.5_m 元_q /_w Nm_q 3_m ，_w 成本_n 接近_v 于_p 煤炭_n 、_w 天然气_n 等_u 化石_n 能源_n 制氢_v 。_w</s><s>但_c 从_p CO_nx 2_m 气体_n 减排_vn 效果_n 进行_v 分析_vn ，_w 氯_n 碱_n 副_b 产_v 氢_n 全_a 生命_n 周期_n CO_nx 2_m 气体_n 排放量_n 为_v 1.3_m ～_w 9.8kg_m (_w CO_nx 2_m )_w /_w kg_q (_w H_nx 2_m )_w ，_w 比_p SRM_nx 制氢_vn 技术_n 低_v 了_u 20%_m ～_w 90%_m ,_w CO_nx 2_m 减排_vn 优势_n 显著_a [_w 33_m ]_w 。_w</s><s>氯_n 碱_n 副_b 产_n 氢_n 具有_v 产品_n 纯度_n 高_a 、_w 原料_n 丰富_a 、_w 技术_n 成熟_a 、_w 减排_vn 效益_n 高_a 以及_c 开发_vn 空间_n 大_a 等_u 优势_n 。_w</s><s>大力_d 发展_v 对_p 这_r 类_q 工业_n 副_b 产_vn 氢_n 的_u 纯化_vn 与_c 利用_vn ，_w 可以_v 使_v 氯_n 碱_n 企业_n 加入_v 到_v 氢_n 能_n 行业_n 的_u 发展_vn 潮流_n 中_f ，_w 走上_v 从_p 耗能_v 到_p 造_v 能_Ng 的_u 转变_vn 之_u 路_n 。_w</s>
<s>1_m .3.3_m 石化_j 副_b 产_v 氢_n</s>
<s>石化_j 副_b 产_v 氢_n 主要_d 包括_v 炼油_vn 重整_vn 、_w 丙烷_n 脱_v 氢_Ng 、_w 乙烯_n 生产_vn 等_u 副_b 产_v 氢_n 。_w</s><s>丙烷_n 催化_vn 脱_v 氢_n 生产_v 丙烯_n （_w PDH_nx ）_w 技术_n 是_v 指_v 在_p 高温_n 催化_vn 条件_n 下_f ，_w 丙烷_n 分子_n 上_f 相邻_v 两_m 个_q C_nx 原子_n 的_u C_nx —_w H_nx 键_n 发生_v 断裂_vn ，_w 脱_v 除_v 一_m 个_q 氢气_n 分子_n 得到_v 丙烯_n 的_u 过程_n （_w 反应_vn 式_k 8_m ）_w 。_w</s><s>该_r 过程_n 原料_n 来源_n 广泛_a 、_w 反应_vn 选择性_n 高_a 、_w 产物_n 易_ad 分离_v ，_w 副_b 产_v 气体_n 中_f 的_u 氢气_n 占比_n 高_a 、_w 杂质_n 含量_n 少_a ，_w 具有_v 重要_a 的_u 收集_vn 利用_vn 价值_n ，_w 越来越_d 受到_v 人们_n 的_u 青睐_vn 。_w</s>
<s>丙烷_n 脱_v 氢_n 工艺_n 一般_ad 在_p 循环_vn 流_n 化_vn 床_n 或_c 固定_vn 床_n 反应器_n 中_f 进行_v ，_w 只_d 需_v 配套_v 相应_v 的_u PSA_n 或_c 膜_n 分离_vn 装置_n ，_w 即_d 可_v 得到_v 高_a 纯度_n 氢气_n （_w 含量_n 大于_v 等于_v 99.999%_m ）_w 。_w</s><s>以_p 年产_v 60×10_m 4_m t_q 规模_n 的_u 丙烷_n 脱_v 氢_n 生产线_n 为_v 例_n ，_w 其_r 副_b 产_vn 粗_a 氢_n 量_n 大约_d 可达_v 3.33×10_m 8_m Nm_q 3_m 。_w</s><s>预期_v 到_p 2023_m 年_q ，_w 国内_s 的_u 丙烷_n 脱_v 氢_n 副_b 产_v 氢_n 规模_n 可达_v 44.54×10_m 4_m t_q /_w a_q 。_w</s><s>从_p 丙烷_n 脱_v 氢_Ng 工艺_n 产出_v 的_u 氢气_n 无需_v 额外_b 的_u 制氢_vn 原料_n ，_w 并且_c 氢气_n 净化_vn 再_d 投入_v 也_d 相对_d 较_d 少_a ，_w 因而_c 具有_v 较_d 好_a 的_u 成本_n 优势_n ，_w 成本_n 可以_v 控制_v 在_p 0.89_m ～_w 1.43_m 元_q /_w Nm_q 3_m 的_u 水平_n [_w 30_m ]_w 。_w</s><s>随着_p 丙烷_n 脱_v 氢_Ng 工艺_n 的_u 持续_vd 发展_v 和_c 成本_n 的_u 逐步_d 降低_v ，_w 该_r 技术_n 在_p 丙烯_n 合成_vn 工业_n 上_f 的_u 占比_n 也_d 将_d 日益_d 加大_v 。_w</s><s>此外_c ，_w 随着_p 例如_v 乙烷_n 高温_n 裂解_vn 脱_v 氢_n 合成_vn 乙烯_n 等_u 石化_j 副_b 产_v 氢_n 工艺_n 的_u 逐渐_d 发展_v ，_w 协同_v 各_r 类_q 新型_b 气体_n 分离_vn 与_c 纯化_vn 技术_n ，_w 这_r 类_q 工业_n 副_b 产_v 氢_n 的_u 利用_vn 将_d 愈发_d 凸显_v 价值_n [_w 34_m ]_w 。_w</s>
<s>1.4_m 可_v 再生_v 能源_n 制氢_n</s>
<s>1_m ._m 4.1_m 光_n 催化_vn 制氢_vn</s>
<s>光_n 催化_vn 制氢_vn 技术_n 旨_v 在_p 利用_v 光_n 合成_vn 技术_n 驱动_v 化学_n 反应_vn ，_w 从_p 水_n 或_c 有机物_n 中_f 制取_v 氢气_n ，_w 目前_t 研究_v 最为_d 广泛_a 亦_d 最_d 具_Vg 前景_n 的_u 是_v 光_n 解水_n 制氢_vn 技术_n 。_w</s><s>光_n 解_v 水_n 制氢_vn 技术_n 的_u 实质_n 是_v 利用_v 半导体_n 材料_n 作为_v 催化剂_n 驱动_v 水_n 的_u 分解_vn 。_w</s><s>根据_p 固体_n 材料_n 的_u 能_n 带_n 理论_n ，_w 当_p 入_v 射_vn 光子_n 的_u 能量_n 大于_v 半导体_n 光_n 催化剂_n 的_u 带_n 隙_Ng 时_Ng ，_w 电子_n 可以_v 从_p 价_n 带_n （_w VB_nx ）_w 激发_v 到_v 导_n 带_n （_w CB_nx ）_w ，_w 并_c 分别_d 产生_v 光_n 生_v 空穴_n 和_c 电子_n 对_Ng ，_w 空穴_n 将_p 水_n 中_f 的_u OH_nx -_w 氧化_v 得到_v O_nx 2_m ，_w 电子_n 将_p 水_n 中_f 的_u H_nx +_w 还原_v 生成_v H_nx 2_m [_w 35_m ]_w 。_w</s><s>以_p 典型_a 的_u 纳米_n Ti_nx O_nx 2_m 催化剂_n 为_v 例_n [_w 36_m ]_w ，_w 光_n 解_v 水_n 制_v 氢_n 反应_v 如下_v ：_w</s>
<s>光_n 解_v 水_n 制氢_n 的_u 关键_n 在于_v 光_n 催化剂_n 的_u 开发_vn 设计_vn ，_w 其_r 需_v 同时_d 兼具_v 高_a 光_n 吸收_vn 效率_n 、_w 快_a 载_vn 流_n 子_n 分离_vn 、_w 高_a 表面_n 催化_vn 活性_n 及_c 长效_b 光_n 化学_n 稳定性_n 。_w</s><s>日本_ns 在_p 光_n 催化_vn 制氢_vn 技术_n 研究_vn 领域_n 中_f 最为_d 领先_v ，_w 东京_ns 大学_n Domen_nx 团队_n 近期_t 开展_v 了_u 一_m 项_q 100_m m_q 2_m 规模_n 的_u 太阳能_n 光_n 催化_vn 水_n 制氢_vn 示范_vn 研究_vn ，_w 可_v 在_p 数_m 月_n 内_f 安全_ad 运行_v 。_w</s><s>中国_ns 石油_n 勘探_vn 开发_vn 研究院_n 与_p 泊菲莱_nz 科技_n 公司_n 合作_v ，_w 开发_v 了_u 一_m 套_q 可以_v 稳定_ad 运行_v 的_u 5_m m_q 2_m 级_q 光_n 解_vn 水_n 反应_vn 系统_n ，_w 达到_v 国内_s 领先_vn 水平_n 。_w</s><s>而_c 在_p 基础_n 研究_vn 方面_n ，_w 国内外_s 差距_n 不_d 大_a 。_w</s><s>近年_t 来_f 研究者_n 们_k 已_d 在_p 光_n 催化剂_n 的_u 基础_n 研究_vn 方面_n 取得_v 了_u 一些_m 进展_vn ，_w 例如_v ，_w Liu_nx 等_u [_w 37_m ]_w 在_p Ti_nx O_nx 2_m 上_f 实现_v 了_u 铜_n 单_b 原子_n 的_u 大_a 规模_n 高_a 分散_vn 负载_n （_w 质量_n 分数_n 超过_v 1%_m ）_w ，_w 其_r 在_p 光_n 解_vn 水_n 反应_vn 中_f 具有_v 101.7_m mmol_q /_w (_w g_nx ·_w h_nx )_w 的_u H_nx 2_m 生成_vn 速率_n ，_w 并_c 在_p 365nm_m 处_n 表现_v 出_v 高达_v 56%_m 的_u 表_n 观_n 量子_n 效率_n 。_w</s><s>Domen_nx 等_u [_w 38_m ]_w 设计_v 并_c 制备_v 了_u 一_m 种_q 改_v 性_n 铝_n 掺杂_v 钛酸_n 锶_n (_w SrTiO_nx 3_m :_w Al_nx )_w 催化剂_n ，_w 在_p 350_m ～_w 360_m nm_q 波长_n 光照_n 下_f 实现_v 了_u 具有_v 高达_v 96%_m 量子_n 产_v 率_n 的_u 光_n 解_vn 水_n 反应_vn 。_w</s><s>然而_c ，_w 目前_t 最_d 好_a 的_u 光_n 催化_vn 制氢_vn 效率_n 仅_d 在_v 4_m %_m 左右_m ，_w 离_p 实际_a 应用_vn 还_d 存在_v 着_u 一定_b 的_u 距离_n 。_w</s>
<s>1_m ._m 4.2_m 光电_b 催化_vn 制氢_vn</s>
<s>光电_b 催化_vn 是_v 指_v 在_p 光_n 照射_v 下_f ，_w 半导体_n 光_n 阳极_n 吸收_v 光子_n 产生_v 电子_n —_w 空穴_n 对_n ，_w 其中_r 空穴_n 直接_ad 在_p 光_n 阳极_n 将_p OH_nx -_w 氧化_v 得到_v 氧气_n ，_w 而_c 光_n 生_v 电子_n 则_d 在_p 外加_v 偏_a 压_n 下_f 流经_v 导线_n 到达_v 金属_n 对_p 电极_n ，_w 并_c 在_p 对_p 电极_n 上_f 还原_v H_nx +_w 产生_v 氢气_n 。_w</s><s>该_r 技术_n 可以_v 有效_ad 减少_v 电子_n —_w 空穴_n 对_v 的_u 复合_vn ，_w 从而_c 提高_v 产_v 氢_n 效率_n 。_w</s><s>早_a 在_p 1972_m 年_q ，_w 日本_ns 东京_ns 大学_n 的_u Fujishima_nx 和_c Honda_nz 利用_v Ti_nx O_nx 2_m 半导体_n 单晶_n 薄_a 膜_n 作为_v 电极_n ，_w 首次_m 实现_v 了_u 光电_b 催化_v 水_n 分解_vn 生成_vn 氢气_n [_w 39_m ]_w 。_w</s><s>光电_b 催化_vn 水_n 分解_vn 反应_vn 过程_n 如下_v [_w 40_m ]_w :_w</s>
<s>光电_b 催化_vn 制氢_vn 技术_n 的_u 关键_n 在于_v 寻求_v 具有_v 适宜_v 禁_v 带_v 宽度_n 、_w 灵敏_a 光_n 响应_vn 、_w 高_a 表面_n 活性_b 的_u 半导体_n 光电_b 极_n 催化_vn 材料_n 。_w</s><s>另外_c ，_w 借助于_v 对_p 光电_b 化学_n 池_Ng 结构_n 的_u 设计_vn 与_c 改进_vn 、_w 电解液_n 配方_n 的_u 优化_vn 、_w 助_v 催化剂_n 的_u 引入_vn 等_u 途径_n ，_w 也_d 是_v 提高_v 光电_b 催化_vn 制氢_vn 效率_n 的_u 主要_b 研究_vn 方向_n [_w 41_m ]_w 。_w</s><s>同_p 光_n 催化_vn 制氢_n 一样_u ，_w 光电_b 催化_vn 制氢_n 仍然_d 停留_v 在_p 实验室_n 基础_n 研究_vn 阶段_n 。_w</s><s>日本_ns 在_p 该_r 领域_n 研究_vn 时间_n 最_d 长_a 、_w 技术_n 最为_d 领先_v 。_w</s><s>国内_s 如_v 中国_ns 科学院_n 赵进才_nr 院士_n 、_w 李灿_nr 院士_n 等_u 团队_n 在_p 光电_n 解_v 水_n 制氢_vn 研究_vn 方向_n 上_f 亦_d 达到_v 了_u 世界_n 前沿_s 水平_n 。_w</s><s>例如_v ，_w Li_nx 等_u [_w 42_m ]_w 使用_v 梯度_n Mg_nx 掺杂_v 来_v 提高_v Ta_nx 3_m N_q 5_m 材料_n 的_u 电荷_n 分离_vn 效率_n ，_w 实现_v 了_u 0.4_m V_q 的_u 低_a 起始_vn 电位_n 与_c 3.25±0.05%_m 的_u 高_a 光电_b 效率_n 。_w</s><s>李灿_nr 院士_n 团队_n [_w 43_m ]_w 设计_v 了_u 一_m 种_q Co_nx 4_m O_nx 4_m /_w pGO_nx /_w BiVO_nx 4_m /_w SnO_q x_nx 复合_vn 材料_n 作为_v 光_n 阳极_n ，_w 与_p 有机_b 聚合物_n PBDB_nx -_w T_nx :_w ITIC_nx :_w PC_nx 71_m BM_q 光_n 阴极_n 联_Vg 用_v 得到_v 高达_v 4.3%_m 的_u 产_v 氢_n 效率_n 。_w</s><s>尽管_c 光电_b 催化_vn 制氢_vn 技术_n 还_d 未_d 达到_v 产_v 氢_n 效率_n 10%_m 的_u 商业化_vn 应用_vn 要求_n ，_w 但_c 其_r 仍然_d 是_v 绿_a 氢_n 制备_vn 领域_n 的_u 一_m 个_q 重要_a 前沿_s 研究_vn 热点_n 。_w</s>
<s>1_m ._m 4_m .3_m 微生物_n 制氢_vn</s>
<s>微生物_n 制氢_vn 工艺_n 流程_n 简单_a 、_w 原料_n 丰富_a ，_w 是_v 一_m 种_q 极_d 具_Vg 潜力_n 的_u 产_v 氢_n 技术_n 。_w</s><s>根据_p 能量_n 来源_n 不同_a ，_w 微生物_n 制氢_vn 方法_n 可以_v 分为_v 光合_n 法_n 与_c 发酵_vn 法_n 两_m 类_q [_w 44_m ]_w 。_w</s><s>微生物_n 光合_n 法_n 制氢_v 的_u 能量_n 来源_n 是_v 太阳能_n ，_w 一些_m 藻类_n 以及_c 光_n 合_n 菌类_n 能够_v 在_p 厌_Vg 氧_n 条件_n 下_f ，_w 利用_v 光合_n 作用_n 分解_v 底_a 物_n 获得_v 氢气_n ；_w 绿_a 藻_n 等_u 微_a 藻类_n 与_c 一些_m 蓝_a 细菌_n ，_w 可以_v 发生_v 由_p 氢_n 酶_n 催化_v 的_u 光_n 解_vn 水_n 反应_vn ；_w 而_c 对于_p 一些_m 光合_n 自养_vn 细菌_n ，_w 在_p 厌_Vg 氧_n 有_v 光_n 状态_n 下_f 可_v 发生_v 光_n 发酵_vn 反应_vn ，_w 将_p 有机_n 酸_n 分解_v 为_v H_nx 2_m 和_c CO_nx 2_m 。_w</s><s>微生物_n 发酵_vn 制氢_n 大多_d 利用_v 有机质_n 的_u 发酵_vn 分解_vn 来_v 获取_v 氢气_n ，_w 其_r 能量_n 来源_n 是_v 生物_n 质_n 能_n 和_c 化学_n 能_n ，_w 如_v 富含_v 有机_b 底_n 物_n 的_u 工业_n 废水_n 或_c 农业_n 废料_n ，_w 常见_a 的_u 发酵_v 产_v 氢_n 微生物_n 主要_d 有_v 各_r 类_q 产_v 氢_n 梭菌_n 、_w 嗜_Vg 热_a 细菌_n 以及_c 大肠杆菌_n 等_u 。_w</s>
<s>截至_v 目前_t ，_w 全球_n 共_d 有_v 25_m 个_q 国家_n 进行_v 了_u 生物_n 制氢_vn 方面_n 的_u 研究_vn ，_w 中_j 美_j 两_m 国_n 处于_v 绝对_d 领先_v 的_u 位置_n 。_w</s><s>但_c 关于_p 生物_n 制氢_v 的_u 研究_vn 基本上_d 还_d 处于_v 实验室_n 阶段_n ，_w 离_p 大_a 规模_n 商业化_vn 应用_vn 还_d 有_v 较_d 长_a 的_u 距离_n 。_w</s><s>国内_s 达到_v 产业化_vn 规模_n 并_c 实现_v 盈利_vn 的_u 生物_n 制氢_vn 系统_n 尚_d 未_d 出现_v ，_w 只有_d 个别_a 实验室_n 进入_v 到_v 中_f 试_vn 放大_vn 阶段_n 。_w</s><s>例如_v ，_w 哈尔滨_ns 工业_n 大学_n 的_u 任南琪_nz 团队_n 近期_t 建成_v 了_u 国内_s 首_m 座_q 100_m m_q 3_m 的_u 有机_b 废水_n 暗_d 发酵_v 制氢_v 的_u 生产性_n 示范_vn 工程_n ，_w 日_q 产_v 氢_n 量_n 高_a 达_v 322_m m_q 3_m 。_w</s><s>在_p 基础_n 研究_vn 方面_n ，_w Nissilä_nx 等_u [_w 45_m ]_w 通过_p 热处理_v 纤维素_n 植物_n 和_c 堆肥_vn 废料_n ，_w 得到_v 富含_v Thermoanaerobacterceae_nx 类_n 发酵_v 产_v 氢_n 细菌_n 的_u 富_a 集_vn 培养_vn 物_n ，_w 用于_v 己糖_n 发酵_v 产_v 氢_n ，_w 实现_v 了_u 1_m ._m 4_m mol_q (_w H_nx 2_m )_w /_w mol_q (_w 底_n 物_n )_w 的_u 产_v 氢_n 效率_n 。_w</s><s>Mann_nx 等_u [_w 46_m ]_w 培养_v 了_u 一_m 种_q 细菌_n /_w 藻类_n 细胞_n 群落_n 聚集_vn 体_n ，_w 将_p 有_v 氧_n 呼吸_vn 和_c 低_a 氧_n 光合_vn 作用_n 协同_v 结合_v ，_w 实现_v 了_u 168_m h_nx 的_u 长_a 时间_n 连续_ad 产_v 氢_n 。_w</s><s>微生物_n 制氢_vn 技术_n 的_u 发展_vn 有待于_v 未来_t 在_p 培育_vn 筛选_vn 技术_n 、_w 制氢_vn 工艺_n 改进_vn 及_c 制氢_vn 机理_n 研究_vn 等_u 方面_n 的_u 持续_vn 突破_vn 。_w</s>
<s>1.5_m 各_r 类_q 制氢_vn 技术_n 对比_vn</s>
<s>综上所述_c 可_v 得出_v 以下_f 认识_n ：_w ①_m 化石_n 燃料_n 制氢_vn 技术_n 成熟_a 、_w 成本_n 低廉_a ，_w 将_d 在_p 一定_b 时期_n 内_f 占据_v 市场_n 的_u 主要_b 份额_n ，_w 其_r 发展_vn 重点_n 在于_v 结合_v CCS_nx /_w CCUS_nx 技术_n 减少_v 碳_n 排放_vn 量_n ，_w 实现_v 由_p 灰_n 氢_n 向_p 蓝_a 氢_n 的_u 转变_vn ；_w ②_m 工业_n 副_b 产_v 氢_n 资源_n 丰富_a ，_w 可_v 发展_v 空间_n 大_a ，_w 核心_n 在于_v 气体_n 分离_vn 纯化_vn 技术_n 的_u 发展_vn 与_c 配套_vn 设施_n 的_u 完善_vn ；_w ③_m 电解_vn 水_n 与_c 可_v 再生_v 能源_n 发电_vn 耦合_vn 制氢_vn 技术_n ，_w 是_v 未来_t 绿_a 氢_Ng 大_d 规模_d 制取_v 的_u 主要_b 方式_n ，_w 重点_n 在于_v 降低_v 可_v 再生_v 能源_n 电_n 价_n 及_c 提升_v 电解_vn 水_n 制氢_vn 效率_n 、_w 降低_v 产_v 氢_Ng 成本_n ；_w ④_m 光_n 催化_vn 、_w 光电_n 催化_vn 等_u 新型_b 制氢_vn 技术_n 还_d 未_d 达到_v 大_a 规模_n 工业化_v 应用_v 的_u 需求_n ，_w 需要_v 加强_v 基础_n 研究_vn 与_c 示范_vn 应用_v 推广_v 。_w</s>
<s>氢气_n 是_v 氢_n 能_n 产业_n 的_u 基础_n ，_w 氢_Ng 工业_n 能否_v 规模_d 发展_v 利用_v 所_u 取决_v 的_u 主要_b 因素_n 之一_r 就_d 是_v 制氢_vn 成本_n 。_w</s><s>表_n 2_m 列举_v 了_u 主要_b 制氢_vn 技术_n 的_u 成本_n 计算_vn 结果_n [_w 33_m ,_w 47_m -_w 48_m ]_w 。_w</s><s>从_p 表_n 2_m 可以_v 看出_v ：_w ①_m 当前_t ，_w 化石_n 能源_n 制氢_v 依然_d 在_p 成本_n 上_f 有_v 着_u 难以_d 比拟_v 的_u 优势_n ，_w 结合_v CCS_nx 技术_n 后_f 成本_n 有所_v 上升_vn ，_w 但_c 仍旧_d 具有_v 成本_n 优势_n ；_w ②_m 工业_n 副_b 产_v 氢_n 与_c 微生物_n 发酵_vn 制氢_n 的_u 成本_n 与_p 化石_n 能源_n 制氢_vn 大致_d 持平_v ，_w 但_c 规模_n 有限_a ；_w ③_m 电解_vn 水_n 制氢_vn 成本_n 为_v 化石_n 能源_n 制氢_vn 的_u 2_m ～_m 3_m 倍_q ，_w 差距_n 较_d 大_a ，_w 需要_v 大幅度_d 降低_v 电力_n 成本_n 、_w 提升_v 电解_vn 水_n 容量_n 和_c 降低_v 系统_n 造价_n 成本_n 。_w</s><s>随着_p 光_b 伏_b 电_n 价_n 的_u 下降_vn ，_w 预计_v 到_p 2035_m 年_q 和_c 2050_m 年_q ，_w 在_p 碱性_n 电解_vn 水_n 制氢_v 生产_vn 中_f ，_w 电费_n 成本_n 将_d 分别_d 下降_v 37%_m 和_c 50%_m ，_w 相应_v 的_u 氢气_n 成本_n 则_c 分别_d 为_v 18.7_m 元_q /_w kg_q 和_c 14.8_m 元_q /_w kg_q ，_w 可_v 与_p 化石_n 能源_n 制氢_vn 成本_n 持平_v 。_w</s>
<s>表_n 2_m 不同_a 制氢_vn 技术_n 的_u 成本_n 计算_vn 结果_n 表_n</s>
<s>针对_p 各_r 类_q 制氢_vn 技术_n 在_p 氢_n 能_n 行业_n 的_u 发展_vn 布局_n 与_c 规划_vn ，_w 应当_v 综合_vd 考虑_v 技术_n 水平_n 、_w 碳_n 排放量_n 和_c 产_v 氢_n 成本_n 这_r 3_m 个_q 方面_n 的_u 因素_n ，_w 稳步_d 推进_v 从_p 灰_n 氢_n 到_p 蓝_a 氢_n 再_d 到_p 绿_a 氢_n 的_u 转变_vn ，_w 铸_v 就_v 低_a 碳_n 环保_j 的_u 氢_n 能_n 行业_n 基石_n ，_w 支撑_v 起_v 氢_n 能_v 全_a 产业_n 链_n 发展_v ，_w 助力_vd 构建_v “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 。_w</s>
<s>2_m 氢能_n 储运_vn</s>
<s>氢_n 的_u 储运_vn 技术_n 可_v 分为_v 物理_n 储_Vg 运_v 氢_n 和_c 化学_n 储_vn 运_v 氢_Ng 两_m 大_a 类别_n 。_w</s><s>其中_r 前者_r 包括_v 高压_n 气态_n 、_w 低温_n 液化_vn 、_w 管道_n 、_w 物理_n 吸附_vn 等_u 。_w</s><s>后者_r 包括_v 无机_b 储_Vg 氢_n 材料_n 和_c 有机_b 储_Vg 氢_n 材料_n ，_w 其中_r 无机_b 储_Vg 氢_n 材料_n 包括_v 金属_n 氢化_n 物_n 、_w 络_vn 合_vn 氢化_n 物_n 、_w 复合_vn 氢化_n 物_n 和_c 化学_n 氢化_n 物_n ；_w 有机_d 储_Vg 氢_n 材料_n 包括_v 环烷烃_n 、_w 氮_n 杂_vn 环_n 、_w 液_n 氨_n 、_w 甲酸_n 和_c 甲醇_n 等_u 。_w</s><s>以下_f 分述_v 之_r 。_w</s>
<s>2.1_m 物理_n 储运_vn 氢_n</s>
<s>2.1.1_m 高压_n 气态_n 储运_vn 氢_n</s>
<s>高压_n 气态_n 储_v 氢_n 是_v 一_m 种_q 最_d 简单_a 直接_a 的_u 储存_vn 方式_n ，_w 是_v 将_p 氢气_n 压缩_v 储存_v 在_p 高压_n 瓶_n 当中_f ，_w 一般_a 储存_vn 压力_n 介于_v 35_m ～_w 75_m MPa_q 。_w</s><s>该_r 方式_n 具有_v 充放_v 氢_n 速度_n 快_a 、_w 技术_n 相对_d 成熟_a 、_w 常温_n 操作_vn 以及_c 成本_n 低_a 等_u 优点_n ，_w 但_c 缺点_n 是_v 能量_n 密度_n 低_a ，_w 常压_n 下_f 仅_d 为_v 0.003_m kWh_q (_w LHV_n Hydrogen_nx )_w /_w L_nx (_w LHV_n Hydrogen_nx 表示_v 氢_n 的_u 低位_n 热值_n ，_w Lower_a Heating_a Value_a of_u Hydrogen_nx ,_w 1_m LHV_n hydrogen_nx =_w 33.3_m kWh_q /_w kg_q )_w ,_w 70_m MPa_q 压力_n 下_f 能量_n 密度_n 可_v 增加_v 至_v 1.2_m kWh_q (_w LHV_n Hydrogen_nx )_w /_w L_q ，_w 稍_d 高于_v 锂_n 电池_n 的_u 平均_a 能量_n 密度_n 0.5_m kWh_q (_w LHV_n Hydrogen_nx )_w /_w L_nx [_w 49_m ]_w 。_w</s><s>另_r 一_m 方面_c ，_w 由于_c 氢气_n 密度_n 比较_d 低_a ，_w 较之_p 于_p 储存_v 相同_a 重量_n 的_u 汽_j 柴油_n ，_w 前者_r 所_u 占_v 体积_n 十分_m 庞大_a 。_w</s><s>为了_p 避免_v 氢气_n 泄漏_vn 和_c 容器_n 破裂_v ，_w 高压_n 储_Vg 氢_n 通常_d 都_d 需要_v 耐压_n 厚重_a 的_u 容器_n [_w 50_m ]_w 。_w</s><s>车载_b 储_Vg 氢_n 瓶_n 主要_d 使用_v 由_p 碳纤维_n 外层_n 和_c 铝_n /_w 塑料_n 内胆_n 构成_v 的_u 新型_b 轻_a 质_Ng 耐压_vn 储_Vg 氢_n 容器_n [_w 51_m ]_w 。_w</s><s>70_m MPa_q 碳纤维_n 缠绕_v IV_nx 型_n 瓶_n 在_p 国外_s 已_d 被_p 广泛_ad 使用_v ，_w 如_v 美国_ns Impco_nx 公司_n 采用_v 的_u 超_h 轻_b 型_k Trishield_nx 可_v 进行_v 70_m MPa_q 储_Vg 氢_n ，_w 质量_n 储_Vg 氢_n 密度_n 为_v 7.5%_m ；_w 加拿大_ns Dynetek_nx 公司_n 已_d 投入_v 工业化_v 生产_v 的_u 70_m MPa_q 高压_n 储_v 氢_n 瓶_n ，_w 采用_v 铝合金_n 内_f 胆_n 和_c 碳纤维_n /_w 树脂_n 基体_n 复合_vn 增强_v 外_f 包_n 层_n ；_w 法国_ns Faurecia_nx 公司_n 的_u IV_nx 型_n 储_v 氢_n 瓶_n 采用_v 优化_v 的_u 碳_n 纤维_n 结构_n 设计_vn 可_v 减_v 重_a 15%_m ～_w 20%_m 等_u 。_w</s><s>国内_s 由于_c 高端_b 碳纤维_n 技术_n 不_d 够_v 成熟_a ，_w 无法_v 规模化_vd 生产_v 且_c 复合_vn 材料_n 成本_n 较_d 高_a ，_w 目前_t 主要_d 以_p 35_m MPa_q III_m 型_n 瓶_n 为主_v ，_w 所以_c 低_a 成本_n 高压_n 临_v 氢_n 环境_n 用_v 新_a 材料_n 将_d 是_v 研发_v 的_u 重点_n [_w 52_m ]_w 。_w</s><s>固定_b 式_k 高压_n 气态_n 储_v 氢_n 主要_d 使用_v 的_u 是_v 大_a 直径_n 储_v 氢_n 长_a 管_Ng 和_c 钢_n 带_n 错_vn 绕_vn 式_k 储_vn 氢_n 罐_Ng ，_w 石家庄_ns 安瑞科_nz 气体_n 机械_n 有限_a 公司_n 开发_v 的_u 45_m MPa_q 储_Vg 氢_n 瓶_n 组_n 、_w 浙江_ns 大学_n 与_p 巨化_nz 集团_n 有限_a 公司_n 制造_v 生产_v 的_u 2_m 台_q 98_m MPa_q 立式_b 高压_n 储_vn 罐_n 均_d 已_d 应用_v 于_p 国内_s 加_v 氢_Ng 站_n 中_f [_w 53_m ]_w 。_w</s><s>高压_n 气态_n 储_vn 运_vn 氢_Ng 的_u 应用_vn 场景_n 主要_d 是_v 面对_v 制氢_vn 厂_n 、_w 加_v 氢_Ng 站_n 或_c 化工厂_n 等_u 地_n ，_w 以及_c 不_d 超过_v 500_m km_q 的_u 短_a 距离_n 用量_n 不_d 大_a 、_w 用户_n 分散_a 的_u 氢气_n 需求_n 地_n 。_w</s>
<s>2.1.2_m 低温_n 液化_vn 储运_vn 氢_n</s>
<s>低温_n 液化_vn 储_Vg 氢_n 是_v 指_v 将_p 氢气_n 在_p 低温_n 高压_n 条件_n 下_f ，_w 基于_p 高压_n 氢气_n 绝热_v 膨胀_v 原理_n ，_w 液化_v 后_f 储存_v 在_p 容器_n 中_f 的_u 储_Vg 氢_n 方式_n 。_w</s><s>低温_n 液化_vn 储_Vg 氢_n 具有_v 质量_n 密度_n 高_a 、_w 储存_vn 容器_n 体积_n 小_a 等_u 优点_n ，_w 适用_v 于_p 重型_b 公路_n 运输_vn 、_w 海上_s 运输_vn 和_c 部分_m 航空_n 领域_n 。_w</s><s>目前_t 其_r 质量_n 储_v 氢_n 密度_n 和_c 体积_n 储_v 氢_n 密度_n 可_v 达到_v 5.5%_m 和_c 71_m kg/m_q 3_m [_w 54_m ]_w 。_w</s><s>由于_c 氢气_n 的_u 相_n 变_v 焓_n 为_v 0.45_m MJ_q /_w kg_q ，_w 将_p 氢气_n 从_p 气_n 相_Ng 变为_v 液_n 相_n 需要_v 消耗_v 大量_m 的_u 冷却_vn 能量_n ，_w 理论_n 上_f 液化_v 1_m kg_q 氢气_n 需要_v 耗费_v 4_m ～_w 10_m kWh_q 的_u 电_n ，_w 约_d 占_v 其_r 储存_vn 能量_n 的_u 30%_m 。_w</s><s>另外_c ，_w 为了_p 保证_v 液_n 氢_n 湿度_n 始终_d 保持_v 在_p 20_m ～_w 30_m K_q 之间_f ，_w 防止_v 储存_vn 过程_n 中_f 因_p 温度_n 升高_v 导致_v 的_u 汽化_vn 现象_n ，_w 需要_v 液_n 氢_n 储存_vn 容器_n 必须_d 达到_v 苛刻_a 的_u 绝热_vn 条件_n ，_w 生产_vn 技术_n 变_v 得_u 更加_d 复杂_a ，_w 储_v 氢_n 成本_n 增加_v [_w 55_m ]_w 。_w</s><s>因此_c ，_w 如何_r 降低_v 液化_vn 与_c 贮存_vn 成本_n 是_v 低温_n 液态_n 储_Vg 氢_n 产业化_v 的_u 发展_vn 方向_n 。_w</s><s>目前_t ，_w 在_p 欧_j 、_w 美_j 、_w 日_j 等_u 国家_n 和_c 地区_n 液_n 氢_n 技术_n 的_u 发展_vn 已经_d 相对_d 成熟_a ，_w 液_n 氢_n 储运_vn 等_u 环节_n 已_d 进入_v 规模_vn 化_vn 应用_vn 阶段_n 。_w</s><s>我_n 国_n 液氢_n 技术_n 主要_d 应用_v 在_p 航天_n 领域_n ，_w 民用_b 领域_n 尚_d 处于_v 起步_vn 阶段_n ，_w 氢_n 液化_vn 系统_n 的_u 核心_n 设备_n 仍然_d 依赖_v 于_p 进口_v 。_w</s>
<s>2_m ._w 1.3_m 管道_n 储运_vn 氢_Ng</s>
<s>管道_n 储运_v 氢气_n 可以_v 分为_v 纯_a 氢_n 管道_n 运输_vn 和_c 利用_v 现有_vn 天然气_n 管道_n 掺_v 氢_n 运输_v 两_m 种_q 模式_n 。_w</s><s>低压_n 纯_a 氢_n 管道_n 适合_v 大_a 规模_n 、_w 长_a 距离_n 的_u 运_v 氢_Ng 方式_n 。_w</s><s>由于_c 氢气_n 需_v 在_p 低压_n 状态_n （_w 工作_vn 压力_n 介于_v 1_m ～_w 4_m MPa_q ）_w 下_f 运输_v ，_w 因此_c 较之_p 于_p 高压_n 运_v 氢_Ng ，_w 管道_n 输_v 氢_Ng 的_u 能耗_n 更_d 低_a ，_w 但_c 管道_n 建设_vn 的_u 初始_b 投资_n 较_d 大_a 。_w</s><s>全球_n 管道_n 输_v 氢_n 迄今_d 已_d 有_v 80余_m 年_q 的_u 历史_n ，_w 美国_ns 、_w 欧洲_ns 已_d 分别_d 建成_v 2_m 400_m km_q 、_w 1_m 500_m km_q 的_u 氢_n 管道_n [_w 56_m ]_w ，_w 并且_c 欧洲_ns 还_d 开展_v 了_u “_w 欧洲_ns 氢_n 能_n 主体_n 计划_n ”_w 项目_n ，_w 预计_v 2040_m 年_q 完工_v 近_a 4×10 4_m km_q 的_u 氢气_n 管道_n 。_w</s><s>目前_t ，_w 我_n 国_n 已_d 有_v 多_a 条_q 输_v 氢_n 管道_n 在_d 运行_v ，_w 如_v 济源_ns —_w 洛阳_ns 的_u 氢气_n 输送_vn 管道_n 全长_n 为_v 25_m km_q ，_w 年_q 输_v 气_n 量_n 为_v 10.04×10 4_m t_q ，_w 设计_vn 压力_n 为_v 4_m MPa_q ，_w 管材_n 为_v L245_m 无缝_b 钢管_n ；_w 巴陵_ns —_w 长岭_ns 输_v 氢_vn 管道_n 全长_n 42_m km_q ，_w 投资额_n 1.9亿_m 元_q ，_w 管材_n 为_v 裂化_vn 碳_n 素_n 无缝_b 钢管_n ；_w 乌海_ns —_w 银川_ns 焦炉_n 煤气_n 输_v 气_vn 管线_n 管道_n 全长_n 为_v 216.4_m km_q ，_w 年_q 输_v 气_n 量_n 达_v 16.1×10_m 8_m m_q 3_m ，_w 设计_vn 压力_n 为_v 3_m MPa_q ，_w 管材_n 为_v L245_m 直_a 缝_n 双面_b 埋_v 弧_n 焊_v 钢管_n ；_w 金陵_ns —_w 扬子_ns 氢气_n 管道_n 全长_n 超过_v 32_m km_q ，_w 设计_vn 压力_n 为_v 4_m MPa_q ，_w 管材_n 为_v 20_m 号_q 钢_n [_w 56_m ]_w 。_w</s>
<s>基于_p 现有_vn 基础_n 设施_n 的_u 优势_n ，_w 将_p 氢气_n 掺_v 混入_v 天然气_n 管道_n 网络_n 也_d 被_p 视为_v 可行_a 的_u 氢气_n 运输_vn 解决_vn 方案_n 。_w</s><s>在_p 氢_n 的_u 混合_vn 比例_n 较_d 低_a （_w 体积_n 分数_n 介于_v 5%_m ～_w 10%_m ）_w 情况_n 下_f 可以_v 与_p 现有_vn 管道_n 大部分_m 兼容_v ，_w 但_c 更_d 高_a 的_u 混合_vn 比例_n 是否_v 可行_a ，_w 在_p 很_d 大_a 程度_n 上_f 取决于_v 每_r 条_q 管道_n 的_u 具体_a 情况_n ，_w 以及_c 其_r 终端_n 应用_vn 设备_n 应对_v 气体_n 特性_n 变化_vn 的_u 适应_vn 能力_n [_w 57_m -_w 58_m ]_w 。_w</s><s>目前_t ，_w 德国_ns 天然气_n 网络_n 中_f 的_u 氢_n 混合_vn 容量_n 为_v 10%_m ，_w 目标_n 是_v 到_p 2025年_t 将_p 容量_n 增加_v 到_v 20%_m ，_w 并_c 将_d 升级_v 部分_m 天然气_n 管道_n ，_w 以_c 满足_v 未来_t 100%_m 氢气_n 输送_v 的_u 需求_n 。_w</s>
<s>2_m ._w 2_m 化学_n 储运_vn 氢_n</s>
<s>2.2.1_m 固态_n 金属_n 氢化_n 物_n 储运_vn 氢_Ng</s>
<s>固态_n 金属_n 氢化_n 物_n 储_Vg 运_v 氢_n 是_v 利用_v 储_Vg 氢_n 合金_n 在_p 一定_b 温度_n 和_c 压力_n 条件_n 下_f 的_u 可逆_v 吸_v /_w 放_v 氢_n 反应_vn 来_v 实现_v 氢气_n 储_v 运_v 的_u 。_w</s><s>氢_n 在_p 储_Vg 氢_n 合金_n 表面_n 分解_v 为_v 氢原子_n ，_w 扩散_v 进入_v 合金_n 内部_f 与其_c 发生_v 反应_vn 生成_v 金属_n 氢化_n 物_n ，_w 氢_n 即_d 以_p 原子_n 态_Ng 储存_v 在_p 金属_n 内_f 的_u 四面_n 体_n 与_c 八_m 面_n 体_n 间隙_n 位置_n [_w 59_m ]_w 。_w</s><s>金属_n 氢化_n 物_Ng 具有_v 储_Vg 氢_n 体积_n 密度_n 大_a 、_w 安全_a 、_w 氢气_n 纯度_n 高_a 、_w 操作_v 容易_a 、_w 运输_v 方便_a 、_w 成本_n 较_d 低_a 等_u 优势_n 。_w</s><s>固态_n 金属_n 储_Vg 氢_n 的_u 商业_n 应用_vn 主要_d 为_v 潜艇_n 、_w 核电站_n 、_w 发电站_n 、_w 加_v 氢_Ng 站_n 、_w 便携式_b 测试_vn 设备_n 等_u （_w 表_n 3_m ）_w ，_w 如_v 德国_ns GKN_nx Hydrogen_nx 公司_n 有_v 10_m ～_w 265_m kg_q 不同_a 型号_n 的_u 固态_n 储_Vg 氢_n 系统_n ，_w 可_v 低压_n 运行_v 并_c 100%_m 可_v 回收_v ，_w 无_v 容量_n 损失_vn （_w 材料_n 消耗_vn ）_w 等_u 优势_n ；_w 美国_ns ECD_nx Ovonic_nx 公司_n 采用_v 轻_a 质_Ng 碳_n 纤维_n 包_v 卷_Ng 形成_v 的_u 储_v 氢_n 罐_Ng ，_w 所_u 含_v 的_u 金属_n 氢化_vn 物_n 可_v 储存_v 约_d 3_m kg_q 的_u 氢气_n ；_w 丰田_nz 公司_n 的_u 氢_Ng 动力_n 汽车_n 均_d 采用_v 了_u ECD_nx Ovonic_nx 公司_n 的_u 技术_n 。_w</s><s>目前_t ，_w 国内_s 金属_n 氢化_n 物_n 储_Vg 氢_n 应用_v 还_d 较_d 少_a ，_w 正_d 处于_v 研发_vn 与_c 示范_vn 阶段_n ，_w 提高_v 金属_n 氢化_n 物_n 的_u 储_v 氢_n 量_n 、_w 降低_v 材料_n 成本_n 、_w 提高_v 金属_n 氢化_n 物_n 的_u 可_v 循环_v 性_n 等_u 将_d 是_v 未来_t 的_u 研究_vn 重点_n [_w 60_m ]_w 。_w</s>
<s>表_n 3_m 固态_n 金属_n 储_Vg 氢_n 应用_vn 项目_n 统计表_n</s>
<s>资料_n 来源_n ：_w 据_p 本_r 文_Ng 参考_vn 文献_n [_w 61_m -_w 64_m ]_w 整理_v 归纳_v 。_w</s>
<s>2_m ._w 2_m ._m 2_m 液态_n 有机_b 化合物_n 储运_vn 氢_n</s>
<s>有机_b 储_Vg 氢_n 材料_n 通常_d 为_v 液态_n ，_w 因而_c 也_d 被_p 称为_v 液态_n 有机_b 储_Vg 氢_n 载体_n （_w Liquid_nx Organic_nx Hydrogen_nx Carrier_nx ,_w LOHC_nx )_w [_w 65_m ]_w 。_w</s><s>LOHC_nx 是_v 利用_v 液态_n 有机_b 化合物_n 可逆_v 的_u 加_v 氢_n 与_c 脱_v 氢_n 反应_vn 来_v 实现_v 氢气_n 的_u 存储_vn 与_c 释放_vn ，_w 通常_d 具有_v 约_d 50_m g_q /_w L_q 的_u 体积_n 储_v 氢_n 密度_n 且_c 储存_v 、_w 运输_v 、_w 维护_v 、_w 保养_v 安全_an 方便_a ，_w 便于_v 利用_v 现有_vn 储油_vn 和_c 运输_vn 设备_n ，_w 同时_c 还_d 具有_v 多_m 次_q 循环_vd 使用_v 等_u 优点_n 。_w</s><s>代表性_n 的_u 物质_n 有_v ：_w 甲苯_n [_w 66_m ]_w 、_w 乙基咔唑_n [_w 67_m ]_w 、_w 二苄基甲苯_n [_w 68_m -_w 69_m ]_w 等_u 。_w</s><s>日本_ns 于_p 2022_m 年_q 2_m 月_n 利用_v 甲_n 基_n 环_vn 己_n 烷_n （_w MCH_nx ）_w 储运_v 从_p 文莱_ns 进口_v 的_u 氢气_n ，_w 通过_p 海运_vn 方式_n 运送_v 到_v 日本_ns ENEOS_nx 炼油厂_n ；_w 德国_ns Hydrogenious_nx Technologies_nx 公司_n 采用_v 二_m 苄_n 基_n 甲苯_n 作为_v 液态_n 储_Vg 氢_n 载体_n ，_w 计划_v 在_p Dormagen_nx 化学_n 园区_n 建成_v 世界_n 上_f 最_d 大_a 的_u 绿_a 氢_n 存储_vn 中_f 试_v 工厂_n ，_w 每_r 年_q 大约_d 可以_v 在_p LOHC_nx 中_f 储存_v 1_m 800_m t_q 氢气_n 。_w</s><s>这_r 类_q 储_Vg 氢_n 材料_n 不仅_c 可以_v 用于_v 氢_n 燃料_n 电池_n 车_n ，_w 而且_c 在_p 大_a 规模_n 储_Vg 能_Ng 、_w 长_a 距离_n 氢_Ng 运输_vn 方面_n 也_d 具有_v 显著_a 的_u 优势_n ，_w 但_c 目前_t 还_d 存在_v 着_u 脱_v 氢_n 能耗_n 大_a 、_w 高效_b 低_a 成本_n 脱_v 氢_n 催化剂_n 技术_n 等_u 瓶颈_n 有待于_v 突破_v 。_w</s>
<s>2.2.3_m 液_n 氨_n 储运_vn 氢_Ng</s>
<s>氨_n 作为_p 富_a 氢_n 分子_n ，_w 用_p 它_r 作为_v 能量_n 载体_n ，_w 是_v 氢气_n 运输_v 的_u 另_r 一_m 种_q 方式_n 。_w</s><s>哈伯—博_nz 施_vn 法_n 是_v 生产_v 氨_n 最_d 常见_a 的_u 工艺_n ，_w 至今_d 已_d 有_v 100_m 多_m 年_q 的_u 历史_n ，_w 现在_t 仍_d 主要_d 用于_v 化肥_n 生产_vn 。_w</s><s>氨_n 可以_v 在_p -33℃_m 的_u 温度_n 下_f 进行_v 液化_vn [_w 70_m -_w 71_m ]_w 。_w</s><s>另外_c ，_w 氨_n 也_d 可以_v 在_p 20℃_m 环境_n 温度_n 和_c 约_d 0.9_m MPa_q 的_u 压力_n 下_f 液化_v 。_w</s><s>在_p 常规_n 的_u 氨_n 运输_vn 中_f ，_w 通常_d 选择_v 冷却_v 和_c 加压_v 存储_v 的_u 组合_n 。_w</s><s>液_v 氨_n 的_u 氢_n 体积_n 密度_n 是_v 液化氢_n 本身_r 的_u 1.5_m 倍_q [_w 72_m -_w 73_m ]_w 。_w</s><s>因此_c 较之_p 于_p 液_n 氢_n ，_w 同等_b 体积_n 的_u 氨_n 可以_v 输送_v 更_d 多_a 的_u 氢_n 。_w</s><s>目前_t 海上_s 运输_v 或_c 管道_n 进行_v 工业_b 级_b 的_u 氨_n 运输_vn 已经_d 发展_v 得_u 很_d 成熟_a ，_w 在_p 全球_n 大约_d 有_v 120_m 个_q 港口_n 设有_v 氨_n 进出口_vn 设施_n [_w 74_m ]_w ，_w 如_v 美国_ns 的_u NuStar_nx 氨_n 系统_n 管道_n ，_w 全长_n 约_d 3_m 200_m km_q ；_w 俄罗斯_ns 的_u Togliatti_nx -_w Odessa_nx 氨_n 管道_n ，_w 全长_n 约_d 2_m 000_m km_q 。_w</s><s>但_c 氨_n 是_v 有毒_v 的_u 化学_n 物质_n ，_w 皮肤_n 摄_Vg 入_v 、_w 吸入_v 或_c 接触_v 后_f ，_w 即使_c 剂量_n 很_d 小_a ，_w 也_d 具有_v 破坏性_n 或_c 致死_vn 性_n 。_w</s><s>氨_n 用作_v 氢_n 载体_n 时_Ng ，_w 其_r 总_b 转化_vn 效率_n 比_p 其他_r 技术_n 路线_n 要_v 低_a ，_w 因为_c 氢_n 必须_d 首先_d 经_p 化学_n 转换_v 为_v 氨_n ，_w 并_c 在_p 使用_vn 地点_n 重新_d 转化_v 为_v 氢_n 。_w</s><s>两_m 次_q 转化_vn 过程_n 的_u 总体_n 效率_n 约_d 为_v 35%_m ，_w 与_p 液化氢_n 30%_m ～_w 33%_m 的_u 转化_vn 效率_n 基本_ad 接近_v [_w 75_m ]_w 。_w</s>
<s>2.3_m 氢能_n 储运_vn 技术_n 及_c 产业_n 发展_vn 趋势_n</s>
<s>物理_n 运输_vn 气态_n 氢_n 是_v 最_d 简单_a 的_u 氢_n 储_vn 运_vn 形式_n ，_w 将_p 氢气_n 混入_v 现有_v 的_u 天然气_n 管道_n 中_f ，_w 或_c 使用_v 专用_v 的_u 氢气_n 管道_n ，_w 或_c 利用_v 加压_vn 容器_n 运输_v 氢气_n 是_v 当前_t 最为_d 现实_a 的_u 氢_n 储_vn 运_vn 技术_n 路线_n 。_w</s><s>不过_c ，_w 由于_p 气态_n 氢_n 的_u 体积_n 能量_n 密度_n 低_a ，_w 加上_v 运输_vn 距离_n 有限_a ，_w 其他_r 形式_n 的_u 氢_n 运输_vn 需求_n 不_d 可_v 避免_v 地_u 会_v 相应_v 增加_v 。_w</s><s>像_p 所有_b 其他_r 气体_n 一样_u ，_w 氢气_n 也_d 可以_v 低温_n 液化_v 后_f ，_w 以_p 冷_a 液_n 形式_n 进行_v 运输_vn 。_w</s><s>此外_c ，_w 化学_n 存储_vn 形式_n ，_w 例如_v 转化_v 为_v 氨_n 或_c 使用_v 液态_n 有机_b 氢_n 载体_n （_w LOHC_nx ）_w ，_w 也_d 构成_v 了_u 其他_r 具有_v 高_a 发展_vn 潜力_n 的_u 氢_n 存储_vn 和_c 氢_n 物流_n 技术_n 。_w</s>
<s>目前_t 制约_v 氢_n 能_n 储运_vn 产业_n 发展_vn 的_u 重要_a 因素_n 之一_r 就_d 是_v 氢气_n 的_u 储运_vn 成本_n ，_w 并且_c 随着_p 运输_vn 距离_n 的_u 增加_vn ，_w 成本_n 也_d 必然_d 随_p 之_r 增加_v 。_w</s><s>高压_n 气态_n 运输_vn 氢气_n 是_v 成本_n 最高_a 的_u 运输_vn 方式_n ，_w 而_c 管道_n 长_a 距离_n 大_a 输_v 量_n 运输_v 氢气_n 则_c 是_v 成本_n 最_d 低_a 的_u 运输_vn 方式_n ，_w 如_v 图_n 1_m 所_u 示_v [_w 76_m ]_w ；_w 虽然_c 液态_n 有机_b 化合物_n 储_Vg 氢_n 载体_n 和_c 管道_n （_w 100_m t_q /_w d_q ）_w 、_w 液_n 氨_n 与_c 液氢_n 储_v 氢_n 成本_n 均_d 相当_v ，_w 但_c 液态_n 有机_b 储_v 氢_n 载体_n 和_c 液_n 氨_n 在_p 终端_n 转化_v 为_v 气态_n 氢_n 也_d 还_d 需要_v 一定_b 的_u 成本_n ，_w 如_v 图_n 2_m 所_u 示_v [_w 76_m ]_w 。_w</s><s>未来_t 随着_p 氢气_n 需求量_n 的_u 增加_vn 、_w 技术_n 的_u 突破_vn 和_c 基础_n 设施_n 的_u 完善_vn ，_w 氢气_n 的_u 储运_vn 成本_n 才_d 有_v 可能_n 进一步_d 降低_v 。_w</s>
<s>图_n 1_m 几_m 种_q 储运_vn 技术_n 成本_n 与_c 运输_vn 距离_n 关系_n 图_n</s>
<s>图_n 2_m 液氨_n 与_c LOHC_nx 终端_n 氢气_n 转化_vn 成本_n 图_n</s>
<s>目前_t 氢气_n 主要_d 是_v 自产_v 自用_v ，_w 如_v 在_p 靠近_v 炼油厂_n 、_w 化肥厂_n 等_u 用_v 氢_n 地方_n 生产_v 氢气_n 。_w</s><s>未来_t 以_p 可_v 再生_v 能源_n 为_v 基础_n 的_u 氢_n 能_n 产业_n 将_d 依赖_v 于_p 大_a 规模_n 的_u 氢_n 能_n 储_vn 运_vn 技术_n ，_w 因为_c 制氢_vn 项目_n 不_d 一定_d 在_p 使用_vn 地点_n ，_w 解决_v 氢_n 储_vn 运_vn 的_u 问题_n 将_d 会_v 变得_v 更加_d 重要_a ，_w 氢气_n 的_u 高效_b 输送_vn 和_c 储存_vn 难度_n 较_d 大_a ，_w 低_a 成本_n 、_w 高_a 密度_n 、_w 安全_a 的_u 储_vn 运_vn 技术_n 将_d 是_v 助_v 推_v 氢_n 能_v 产业化_vn 的_u 关键_n 。_w</s>
<s>油气_n 行业_n 拥有_v 成熟_a 的_u 能源_n 安全_an 管理_vn 经验_n 、_w 完善_a 的_u 网络_n 站点_n 体系_n ，_w 拥有_v 资源_n 规划_vn 、_w 炼化_j 生产_vn 、_w 油气_n 储运_vn 及_c 零售_vn 终端_n 建设_vn 、_w 运维_vn 等_u 多_a 方面_n 的_u 技术_n 基础_n 与_c 整合_vn 能力_n ，_w 可以_v 利用_v 已_d 有_v 的_u 经验_n 和_c 基础_n 设施_n 等_u 优势_n ，_w 快速_d 进入_v 并_c 规模化_vd 发展_v 氢_n 能_n 储运_vn 产业_n 。_w</s><s>在_p 长_a 距离_n 运输_vn 方面_n ，_w 可以_v 利用_v 已_d 有_v 管道_n 运输_vn 及_c 维护_vn 经验_n ，_w 进行_v 不同_a 比例_n 的_u 掺_v 氢_n 输送_vn 示范_vn 与_c 评估_vn ，_w 并_c 随着_p 氢气_n 需求量_n 的_u 增加_vn 着手_v 建设_v 纯_a 氢_n 管道_n ；_w 陆地_n 中_f 短_a 距离_n 方面_n ，_w 利用_v 已_d 有_v 的_u CNG_nx 、_w LNG_nx 储_Vg 运_vn 经验_n ，_w 根据_p 具体_a 的_u 距离_n 、_w 经济性_n 、_w 氢气_n 纯度_n 等_u 需求_n 来_v 决定_v 不同_a 的_u 储运_vn 方式_n ，_w 如_v 液_n 氢_n 、_w 液_n 氨_n 、_w 有机_b 化合物_n 储_v 氢_n 载体_n 、_w 固态_n 储_v 氢_Ng 、_w 高压_n 气态_n 氢_Ng 等_u ；_w 在_p 沿海_f 城市_n 可以_v 考虑_v 利用_v 液_n 氨_n 、_w 液_n 氢_n 、_w 液态_n 有机_b 化合物_n 储_v 氢_Ng 等_u 方式_n 进行_v 国际_n 船运_vn 。_w</s>
<s>3_m 氢_n 能_v 应用_vn</s>
<s>氢_n 能_n 的_u 开发_vn 利用_vn 是_v 更_d 快_a 实现_v 碳_n 中_f 和_c 目标_n 、_w 保障_v 国家_n 能源_n 安全_an 、_w 实现_v 低_a 碳_n 转型_vn 的_u 重要_a 途径_n 之一_r 。_w</s><s>氢_n 能_n 目前_t 主要_d 应用_v 在_p 能源_n 、_w 钢铁_n 冶金_n 、_w 石油_n 化工_n 等_u 领域_n ，_w 随着_p 顶层_n 政策_n 设计_vn 和_c 氢_n 能_n 产业_n 技术_n 的_u 快速_b 发展_vn ，_w 氢_n 能_n 的_u 应用_vn 领域_n 将_d 呈现_v 多元化_vn 拓展_vn ，_w 在_p 储_Vg 能_Ng 、_w 燃料_n 、_w 化工_n 、_w 钢铁_n 冶金_n 等_u 领域_n 应用_v 必_d 将_d 越来越_d 广泛_a 。_w</s>
<s>3.1_m 氢_n 储_Vg 能_Ng</s>
<s>我_n 国_n 可_v 再生_v 能源_n 资源_n 丰富_a ，_w 应_v 大力_d 开发_v 风能_n 、_w 太阳能_n 光_n 伏_v 发电_vn ，_w 实现_v 可_v 再生_v 能源_n 到_p 氢_n 能_n 的_u 转化_vn 。_w</s><s>但_c 风_n 电_n 和_c 光_n 伏_b 发电_vn 的_u 间歇_n 性_n 和_c 随机性_n ，_w 影响_v 了_u 其_r 并网_l 供电_l 的_u 连续性_n 和_c 稳定性_n ，_w 同时_c 也_d 削弱_v 了_u 电力_n 系统_n 的_u 调_v 峰_Ng 力度_n 。_w</s><s>随着_p 氢_n 能_n 技术_n 及_c 产业_n 链_Ng 的_u 发展_vn 和_c 完善_vn ，_w 氢_n 储_Vg 能_Ng 系统_n 的_u 加入_vn 可以_v 提高_v 可_v 再生_v 能源_n 发电_v 的_u 安全性_n 和_c 稳定性_n [_w 77_m ]_w 。_w</s><s>利用_v 风_n 电_n 和_c 光_b 伏_b 发电_vn 制取_v 绿_a 氢_n ，_w 不仅_c 可以_v 有效_ad 利用_v 弃风_vn 、_w 弃光_v ，_w 而且_c 还_d 可以_v 降低_v 制氢_vn 成本_n ；_w 既_c 提高_v 了_u 电网_n 灵活性_n ，_w 又_c 促进_v 了_u 可_v 再生_v 能源_n 消_vn 纳_v 。_w</s><s>此外_c ，_w 氢_n 能_n 亦_d 可_v 作为_v 能源_n 互联网_n 的_u 枢纽_n ，_w 将_p 可_v 再生_v 能源_n 与_p 电网_n 、_w 气网_n 、_w 热_a 网_n 、_w 交通网_n 连为_v 一体_n ，_w 加速_v 能源_n 转型_vn 进程_n 。_w</s>
<s>3_m ._w 2_m 氢_n 燃料_n</s>
<s>氢_n 能_v 可以_v 作为_v 终端_n 能源_n 应用_v 于_p 电力_n 行业_n ，_w 通过_p 氢_n 燃料_n 电池_n （_w FC_nx ）_w 将_p 化学_n 能_v 转化_v 成_v 电能_n ，_w 或者_c 通过_p 燃气_n 轮机_n 将_p 化学_n 能_n 转化_v 为_v 动能_n 。_w</s><s>氢_n 燃料_n 电池_n 具有_v 能量_n 密度_n 高_a 、_w 能量_n 转化_vn 效率_n 高_a 、_w 零_m 碳_n 排放_vn 等_u 优点_n ，_w 主要_d 包括_v 质子_n 交换_vn 膜_n 燃料_n 电池_n （_w PEMFC_nx ）_w 和_c 固体_n 氧化物_n 燃料_n 电池_n （_w SOFC_nx ）_w 两_m 大_a 类_q 。_w</s>
<s>3_m ._w 2_m ._w 1_m 质子_n 交换_vn 膜_n 燃料_n 电池_n</s>
<s>PEMFC_nx 主要_d 由_p 膜_n 电极_n 、_w 双_m 极_Ng 板_n 、_w 电解质_n 和_c 外部_f 电路_n 等_u 组成_v ，_w 具有_v 工作_vn 温度_n 低_a 、_w 启动_v 快_a 、_w 功率_n 范围_n 宽_a 、_w 稳定性_n 强_a 等_u 优势_n ，_w 在_p 汽车_n 动力_n 电源_n 领域_n 发展_v 迅速_a 。_w</s><s>作为_p 燃料_n 电池_n 和_c 电解_n 槽_n 的_u 关键_a 组件_n ，_w 质子_n 交换_vn 膜_n 需要_v 具备_v 质子_n 传导_vn 电阻_n 小_a 、_w 电流_n 密度_n 大_a 、_w 机械_n 强度_n 高_a 等_u 特点_n ，_w 其_r 决定_v 了_u PEMFC_nx 的_u 效率_n 和_c 品质_n 。_w</s><s>目前_t ，_w 商业化_v 应用_v 最_d 广泛_a 的_u 是_v 美国_ns 杜邦_nz 公司_n 的_u Naﬁon_Ng 系列_n 膜_n 以及_c Ballard_nx 公司_n 的_u BAM_nx 型_k 膜_n 等_u 。_w</s><s>此_r 类_q 膜_n 的_u 局限性_n 在于_v 其_r 易_ad 发生_v 化学_n 降解_vn ，_w 温度_n 升高_v 使_v 质子_n 传导_vn 性能_n 变_v 差_a ，_w 成本_n 也_d 较_d 高_a 。_w</s><s>针对_p 此_r 问题_n ，_w 我_n 国_n 东岳_ns 集团_n 有限_a 公司_n 、_w 科润新_nz 材料_n 股份_n 有限_n 公司_n 等_u 经过_p 10余_m 年_q 研发_vn 攻关_vn ，_w 不仅_c 提高_v 了_u 膜_n 材料_n 的_u 性能_n ，_w 还_d 实现_v 了_u 国产_b 质子_n 交换_vn 膜_n 的_u 工业化_vn 生产_vn ，_w 降低_v 了_u 成本_n 。_w</s><s>此外_c ，_w 在_p 政策_n 方面_n ，_w 我_n 国_n 高度_d 重视_v PEMFC_nx 技术_n 的_u 研发_vn ，_w 《_w 能源_n 技术_n 革命_vn 创新_vn 行动_vn 计划_n （_w 2016_m —_w 2030_m 年_q ）_w 》_w 要求_v ，_w 到_p 2030_m 年_q 实现_v 额定_b 输出_vn 功率_n 达_v 50_m ～_w 100_m kW_q 、_w 系统_n 比_p 功率_n 大于_v 等于_v 300_m Wh_q /_w kg_q 、_w 电_n 堆_n 比_p 功率_n 达到_v 3_m 000_m W_q /_w L_q 以上_f ，_w PEMFC_nx 分布式_b 发电_vn 系统_n 使用_vn 寿命_n 超过_v 1×10_m 4_m h_q ；_w 同时_c 通过_p 建立_v 分布式_b 发电_vn 产业化_vn 平台_n ，_w 实现_v 千瓦_q 至_p 百_m 千瓦_q 级_n PEMFC_nx 系统_n 在_p 分布式_b 电站_n 等_u 领域_n 的_u 应用_vn 。_w</s>
<s>PEMFC_nx 用途_n 广泛_a 且_c 多元化_v 。_w</s><s>日本_ns 和_c 韩国_ns 拥有_v 相对_d 成熟_a 的_u 氢_n 燃料_n 电池_n 汽车_n 技术_n ，_w 已_d 应用_v 于_p 乘用_vn 车_n 、_w 商业_n 车_n 、_w 叉车_n 、_w 列车_n 等_u [_w 78_m ]_w 。_w</s><s>例如_v ，_w 丰田_nz 在_p 2020_m 年底_t 发布_v 了_u 第二_m 代_q Mirai_nx 氢_n 能_Ng 燃料_n 汽车_n ，_w 通过_p 增加_v 氢_n 负载_n 将_p 续航_vn 里程_n 提高_v 了_u 30%_m [_w 79_m ]_w 。_w</s><s>东_j 日本_ns 铁路_n 公司_n 发布_v 了_u 以_p 氢_n 燃料_n 电池_n 和_c 蓄电池_n 为_v 混合_vn 动力_n 的_u 试验_vn 列车_n “_w 云雀_n ”_w ，_w 加_v 氢_Ng 一_m 次_q 即_d 可_v 行驶_v 140_m km_q 。_w</s><s>国内_s 以_p 捷氢_nz 科技_n 、_w 新源_nz 动力_n 、_w 潍柴_nz 动力_n 为主_v 的_u 大型_b 电堆_n 供应商_n 在_p 自主_b 研发_v 方面_n 也_d 取得_v 了_u 较_d 大_a 进展_vn 。_w</s><s>2021年_t ，_w 捷氢_nz 科技_n 自主_vd 研发_v 的_u 大_a 功率_n 氢_n 燃料_n 电池_n 额定_b 功率_n 达到_v 了_u 117_m kW_q ，_w 同时_c 系统_n 及_c 电_n 堆_n 一_m 级_q 零部件_n 实现_v 了_u 100%_m 国产化_v [_w 80_m ]_w 。_w</s><s>潍_ns 柴_nz 动力_n 发布_v 了_u 新_a 一_m 代_q 120_m k_q W_q 、_w 寿命_n 超_v 3×10_m 4_m h_nx 的_u 燃料_n 电池_n 发动机_n ，_w 助_v 力_n 行业_n 零_m 碳_n 发展_vn [_w 81_m ]_w 。_w</s><s>2022_m 年_q 北京_ns 冬奥会_j 期间_f ，_w 张家口_ns 赛区_n 投运_v 的_u 氢_n 燃料_n 电池_n 汽车_n 达_v 710_m 辆_q ，_w 其中_r ，_w 氢_n 燃料_n 电池_n 公交车_n 续航_vn 里程_n 可_v 达_v 406_m km_q [_w 82_m ]_w 。_w</s>
<s>3_m ._w 2_m ._w 2_m 固体_n 氧化物_n 燃料_n 电池_n</s>
<s>SOFC_nx 是_v 全_a 固态_n 发电_vn 装置_n ，_w 由_p 阳极_n 、_w 阴极_n 、_w 电解质_n 、_w 密封_vn 材料_n 以及_c 连结_vn 材料_n 等_u 组成_v 。_w</s><s>其中_r ，_w 电解质_n 决定_v 了_u SOFC_nx 的_u 工作_vn 温度_n 和_c 功率_n ，_w 是_v SOFC_nx 的_u 核心_n 部件_n 。_w</s><s>虽_c 受_v 限于_v 600_m ～_w 1 000℃_m 的_u 高_a 工作_vn 温度_n 和_c 低_a 启动_vn 速度_n ，_w SOFC_nx 因_p 其_r 燃料_n 选择_vn 范围_n 广_a 、_w 能量_n 转化_vn 效率_n 高_a 、_w 无需_v 催化剂_n 等_u 优点_n 拥有_v 广阔_a 的_u 发展_vn 前景_n 。_w</s><s>当前_t ，_w 欧_j 美_j 日_j 等_u 发达_a 国家_n 和_c 地区_n SOFC_nx 技术_n 成熟_a ，_w 处于_v 商业化_vn 推广_vn 前期_f 。_w</s><s>其中_r 美国_ns 和_c 日本_ns 分别_d 发展_v 了_u 百_m 千瓦_q 级_n 大型_b 固定_vn 式_k 电站_n 和_c 千瓦_b 级_n 家用_b 热电_n 联_Vg 供_v 系统_n ，_w 均_d 实现_v 了_u 大_a 规模_n 的_u 商业化_vn 运行_vn 。_w</s><s>其中_r 的_u 领军_vn 企业_n 包括_v 美国_ns Bloom_nx Energy_nx 公司_n （_w 常压_vn 平板_b 式_k ）_w 以及_c 日本_ns 三菱_nz 重工_j （_w 加压管_vn 式_k ）_w 等_u 。_w</s><s>较之_p 于_p 国外_s ，_w 国内_s SOFC_nx 发展_vn 差距_n 较_d 大_a ，_w 还_d 处于_v 实验室_n 研究_vn 与_c 样机_n 研制_vn 阶段_n ，_w 尚_d 未_d 形成_v 商业化_v 的_u SOFC_nx 系统_n ，_w 企业_n 参与度_n 不_d 够_v ，_w 并且_c SOFC_nx 的_u 产业链_n 不_d 完整_a ，_w 所_u 需_v 核心_n 产品_n 均_d 属于_v 定制_vn 产品_n ，_w 暂_d 无_v 专业_n 厂家_n 可以_v 提供_v 核心_n 零部件_n 。_w</s>
<s>SOFC_nx 适用_v 于_p 大型_b 商用_b 分布式_n 、_w 固定_vn 式_k 发电_vn 和_c 热电_n 联产_vn 等_u 领域_n 。_w</s><s>例如_v ，_w 将_p SOFC_nx 作为_v 通信_vn 基站_n 的_u 备用_vn 电源_n 甚至_d 是_v 主_Ag 电源_n ，_w 可以_v 满足_v 5G_m 基站_n 的_u 高_a 能耗_n 并_c 解决_v 环境_n 和_c 噪音_n 污染_vn 等_u 问题_n 。_w</s><s>2022年_t 2月_t ，_w 为了_p 给_p 离_v 网_n 基站_n 提供_v 持续_vn 电力_n 保障_vn ，_w 由_p 福大_nz 紫金_n 开发_v 的_u 3_m kW_q 级_n 氨_n —_w 氢_n 燃料_n 电池_n 发电站_n 实现_v 成功_ad 发电_v 并_c 稳定_ad 运行_v ，_w 为_p 氢_n 燃料_n 电池_n 在_p 大_a 规模_n 通信_vn 基站_n 备用_vn 电源_n 领域_n 的_u 推广_vn 奠定_v 了_u 基础_n 。_w</s>
<s>3_m ._w 2_m ._w 3_m 氢_n 燃气_n 轮机_n</s>
<s>燃气_n 轮机_n 是_v 将_p 燃料_n 的_u 化学_n 能_n 转化_v 为_v 动能_n 的_u 内燃_b 式_k 动力_n 机械_n ，_w 是_v 发电_vn 和_c 船_n 舰_Ng 领域_n 的_u 核心_n 装备_n 。_w</s><s>较之_p 于_p 燃煤_vn 发电_vn 机组_n ，_w 燃气_n 轮机_n 具有_v 发电_vn 效率_n 高_a 、_w 污染物_n 排放量_n 低_a 、_w 建造_vn 周期_n 短_a 、_w 占地_vn 面积_n 小_a 、_w 耗_v 水量_n 少_a 和_c 运行_v 调节_v 灵活_a 等_u 优点_n [_w 83_m ]_w 。_w</s><s>目前_t ，_w 燃气轮机_n 电站_n 发电量_n 约_d 占_v 全球_n 总_b 发电量_n 的_u 23.1%_m [_w 84_m ]_w 。_w</s><s>燃气_n 轮机_n 的_u 常用_a 燃料_n 是_v 天然气_n ，_w 会_v 造成_v 大量_m 的_u 碳_n 排放_vn 且_c 其中_r 的_u 杂质_n 易_ad 积聚_v ，_w 甚至_c 对_p 机器_n 造成_v 腐蚀_v ，_w 致使_v 能量_n 转化_vn 效率_n 和_c 使用_vn 寿命_n 降低_v 。_w</s><s>而_c 氢气_n 的_u 火焰_n 传播_vn 速度_n 约_d 为_v 天然气_n 的_u 9_m 倍_q ，_w 15_m min_q 左右_m 便_d 可以_v 将_p 负荷_n 从_p 零_m 拉升_v 至_v 全_a 满_n [_w 85_m ]_w ，_w 用_p 氢气_n 替代_v 天然气_n ，_w 除了_p 可以_v 提高_v 热值_n 和_c 降低_v 碳_n 排放量_n 外_f ，_w 还_d 可以_v 使_v 燃气_n 轮机_n 具有_v 更_d 高_a 的_u 负荷_n 调节_vn 能力_n 。_w</s>
<s>目前_t ，_w 多_a 个_q 电力_n 巨头_n 已经_d 开展_v 了_u 氢_n 能_Ng 燃气_n 轮机_n 的_u 相关_vn 研究_vn 工作_vn 。_w</s><s>如_v 通用_vn 电气_n （_w GE_nx ）_w 的_u 首_m 台_q 混合_vn 氢_n 燃气_n 轮机_n 已_d 落地_v 广东_ns ，_w 混_v 氢_n 比例_n 为_v 10%_m 的_u 燃气_n 轮机_n 将_d 提供_v 1.34_m GW_q 的_u 电力_n [_w 86_m ]_w 。_w</s><s>此外_c ，_w GE_nx 还_d 将_d 建造_v 美国_ns 第一_m 座_q 燃_Vg 氢_n 发电厂_n ，_w 争取_v 10_m 年_q 内_f 实现_v 100%_m 燃_Vg 氢_n 。_w</s><s>日本_ns 三菱_nz 重工_j 已经_d 成功_ad 研制_v 30%_m 混_v 氢_n 比例_n 的_u 燃气_n 轮机_n ，_w 西门子_nz 能源_n 在_p 德国_ns 开展_v 了_u 100%_m 氢_n 能_v 燃气_n 轮机_n 原型机_n 的_u 试验_vn ，_w 日本_ns 和_c 欧盟_j EU_nx Turbines_nx 已经_d 承诺_v 在_p 2030_m 年_q 前_f 推出_v 100%_m 燃_Vg 氢_n 重型_b 燃气_n 轮机_n 。_w</s><s>然而_c ，_w 目前_t 市场_n 上_f 还_d 没有_v 可以_v 处理_v 纯_a 氢_n 燃料_n 的_u 、_w 长期_d 可_v 运行_v 的_u 燃气_n 轮机_n 。_w</s><s>大力_d 发展_v 氢_n 能_v 燃气_n 轮机_n ，_w 需要_v 解决_v 燃_Vg 氢_n 过程_n 中_f 产生_v 的_u 回火_vn 和_c 温度_n 过_d 高_a 等_u 问题_n 。_w</s><s>在_p 这_r 方面_n 我_n 国_n 与_p 国外_s 差距_n 较_d 大_a ，_w 需要_v 加强_v 政策_n 扶持_vn 力度_n 、_w 深化_v 科研_n 攻关_vn ，_w 尽早_d 为_p 氢_n 能_n 燃气_n 轮机_n 国产化_vn 进程_n 铺平_v 道路_n 。_w</s>
<s>3_m ._w 3_m 氢_n 化工_n 原料_n</s>
<s>目前_t 全球_n 约_d 55%_m 的_u 氢_n 需求_n 用于_v 氨_n 合成_vn ，_w 25%_m 用于_v 炼油厂_n 加_v 氢_n 生产_vn ，_w 10%_m 用于_v 甲醇_n 生产_vn ，_w 10%_m 用于_v 其他_r 行业_n [_w 87_m ]_w 。_w</s><s>随着_p 我_n 国_n 科技_n 、_w 工业_n 水平_n 的_u 不断_d 发展_v ，_w 在_p 石油_n 炼制_vn 等_u 石化_j 领域_n 将_d 会_v 越来越_d 多_a 地_u 用到_v 加_v 氢_Ng 技术_n 。_w</s>
<s>3_m ._w 3.1_m 石油_n 化工_n 加_v 氢_Ng</s>
<s>加_v 氢_Ng 技术_n 是_v 生产_v 清洁_a 油品_n 、_w 提高_v 产品_n 品质_n 的_u 主要_b 手段_n ，_w 是_v 炼油_vn 化工_n 一体化_v 的_u 核心_n 。_w</s><s>石油_n 化工_n 中_f 用到_v 的_u 加_v 氢_Ng 技术_n 主要_d 包括_v 重油_n 加_v 氢_Ng 裂化_v 生产_v 芳烃_n 及_c 乙烯_n 、_w 渣_n 油_n 加_v 氢_Ng 脱_v 硫_n 生产_v 超_h 低_a 硫_n 燃料_n 、_w 劣质_b 催化_vn 柴油_n 及_c 汽油_n 加_v 氢_Ng 转化_v 生产_v 高_a 辛_a 烷_n 值_n 汽油_n 、_w C_nx 3_m 馏分_vn 加_v 氢_Ng 脱_v 丙炔_n 与_c 丙二烯_n 、_w 重_a 质_b 芳烃_n 加_v 氢_vn 脱_v 烷_n 基_n 、_w 苯_n 加_v 氢_n 制_v 环己烷_n 等_u 。_w</s><s>加_v 氢_Ng 技术_n 目前_t 仍然_d 存在_v 着_u 投资_vn 和_c 操作_vn 成本_n 高_a 、_w 能耗_n 高_a 等_u 问题_n 。_w</s><s>开发_v 新_a 的_u 活性_b 组分_n 体系_n 、_w 新_a 的_u 载体_n 以及_c 新型_b 纳米_n 催化剂_n ，_w 提高_v 加_v 氢_n 催化剂_n 的_u 活性_n 与_c 选择性_n ，_w 降低_v 工艺_n 工程_n 中_f 的_u 氢_n 耗_vn 和_c 成本_n ，_w 是_v 石油_n 化工_n 加_v 氢_Ng 领域_n 研究_vn 的_u 重点_n [_w 88_m ]_w 。_w</s>
<s>3.3.2_m 合成_vn 化工_n 产品_n</s>
<s>氢_n 用作_v 原料_n 合成_vn 化工_n 产品_n ，_w 例如_v 氨_n 、_w 尿素_n 等_u 。_w</s><s>氨_n 主要_d 是_v 通过_p 哈伯—博_nz 施法_nz 合成_v 获得_v ，_w 具有_v 比_p 氢_n 更_d 高_a 的_u 能量_n 密度_n ，_w 可_v 用于_v 储存_v 能量_n 和_c 发电_v ，_w 并且_c 完全_ad 不_d 会_v 排放_v 二氧化碳_n [_w 89_m ]_w 。_w</s><s>氨_n 可以_v 在_p 室温_n 和_c 10_m atm_q 下_f 作为_v 液体_n 储存_vn ，_w 适合于_v 运输_v 。_w</s><s>此外_c ，_w 还_d 有_v 完善_a 的_u 运输_v 和_c 处理_v 液_n 氨_n 的_u 基础_n 设施_n ，_w 便于_v 氨_n 的_u 规模_d 利用_v 。_w</s><s>氨_n 还_d 可以_v 与_p CO_nx 2_m 结合_v 得到_v 尿素_n ，_w 既_c 是_v 一_m 种_q 重要_a 的_u 氮肥_n 也_d 是_v 一_m 种_q 可_v 持续_v 的_u 氢_n 载体_n [_w 90_m ]_w ，_w 它_r 稳定_a 、_w 无毒_v 、_w 对_p 环境_n 无害_v 且_c 更_d 易于_v 储存_v 。_w</s><s>哈伯—博_nz 施_ns 法_n 合成_vn 氨_n 自_p 100_m 年_q 前_f 发明_v 以来_f ，_w 工艺_n 已经_d 发展_v 得_u 相当_d 成熟_a ，_w 目前_t 仍然_d 是_v 全球_n 合成_v 氨_n 的_u 最_d 主流_n 方法_n ，_w 但_c 一直_d 以来_f 生产_v 氨_n 所_u 需_v 的_u 氢气_n 主要_d 源于_v 化石_n 燃料_n 制氢_v 所_u 获得_v ，_w 碳_n 排放量_n 大_a 。_w</s><s>目前_t 合成_vn 氨_n 产业_n 在_d 尝试_v 开发_v 新_a 的_u 制备_vn 工艺_n ，_w 如_v 固氮_n 酶_n 合成_vn 氨_n 、_w 光_n 催化_vn 合成_vn 氨_n 、_w 电_n 催化_vn 合成_vn 氨_n 、_w 循环_vn 工艺_n 法_n 合成_vn 氨_n 以及_c 超_h 临界_vn 合成_vn 氨_n 等_u 。_w</s><s>这些_r 新生_v 的_u 合成_vn 氨_n 工艺_n 尚_d 不_d 成熟_a ，_w 存在_v 着_u 效率_n 不_d 高_a 、_w 反应_vn 过程_n 不_d 稳定_a 、_w 经济性_n 较_d 低_a 等_u 问题_n ，_w 仍_d 需要_v 进一步_d 验证_v 与_c 完善_v 。_w</s><s>未来_t 的_u 发展_vn 方向_n 将_d 使用_v 可_v 再生_v 资源_n 生产_v 的_u 氢气_n ，_w 并_c 由此_d 可以_v 显著_a 地_u 改善_v 现有_vn 工艺_n 并_c 降低_v 温室_n 气体_n 排放量_n 。_w</s>
<s>3_m ._w 3.3_m 合成_vn 燃料_n</s>
<s>氢气_n 同样_d 可以_v 通过_p 与_p 二氧化碳_n 反应_v 合成_v 简单_a 的_u 含碳_n 化合物_n ，_w 如_v 甲醇_n 、_w 甲烷_n 、_w 甲酸_n 或_c 甲醛_n 等_u 。_w</s><s>这些_r 化合物_n 液化_v 后_f 易_ad 存储_v 、_w 方便_v 运输_v 、_w 能量_n 密度_n 高_a 、_w 不_d 易_ad 爆炸_v ，_w 并且_c 作为_p 液态_n 燃料_n 实质上_l 可以_v 达成_v 零_m 碳_n 排放_vn ，_w 是_v 一_m 种_q 适合于_v 除_p 输电_v 之外_f 的_u 可_v 再生_v 能源_n 储存_vn 和_c 运输_vn 模式_n 。_w</s>
<s>甲醇_n 是_v 重要_a 的_u 化工_n 原料_n ，_w 用于_v 生产_v 甲醛_n 、_w 二甲醚_n 、_w 丙烯_n 、_w 乙烯_n 和_c 汽油_n 等_u ，_w 市场_n 需求量_n 大_a 。_w</s><s>甲醇_n 具有_v 12.6%_m （_w 质量_n 分数_n ）_w 的_u 高_a 氢_n 含量_n 和_c 5.53_m kWh_q /_w kg_q 的_u 高_a 能量_n 密度_n ，_w 是_v 重要_a 的_u 液态_n 燃料_n 和_c 氢_n 能_n 载体_n ，_w 既_c 可以_v 转化_v 回_v 氢气_n 和_c 一氧化碳_n 用于_v 质子_n 交换_v 膜_n 燃料_n 电池_n ，_w 也_d 可以_v 直接_ad 用于_v 甲醇_n 燃料_n 电池_n ，_w 还_d 可_v 直接_ad 用作_v 内燃机_n 、_w 涡轮_n 机_k 和_c 燃料_n 电池_n 的_u 燃料_n 。_w</s><s>目前_t 工业_n 上_f 二氧化碳_n 加_v 氢_Ng 制_v 甲醇_n 技术_n 正在_d 从_p 工业_n 示范_vn 走向_v 大_a 规模_n 商业化_v 应用_vn ，_w 日本_ns 、_w 冰岛_ns 、_w 美国_ns 等_u 均_d 已_d 建成_v 中_f 试_vn 装置_n ，_w 冰岛_ns 的_u 碳_n 循环_vn 利用_vn 公司_n （_w CRI_nx ）_w 采用_v 的_u ETL_nx 专有_b 绿色_n 甲醇_n 合成_vn 工艺_n ，_w 能够_v 利用_v 可_v 再生_v 能源_n 制氢_v ，_w 并且_c 每_r 年_q 制取_v 约_d 4_m 000_m t_q 甲醇_n ，_w 是_v 目前_t 能_v 用于_v 商业_n 运行_vn 的_u 相对_d 较为_d 先进_a 技术_n 。_w</s><s>我_n 国_n 河南_ns 顺成_nz 集团_n 已_d 与_p 冰岛_ns 碳_n 循环_vn 利用_vn 公司_n 签署_v 合作_vn 协议_n ，_w 引进_v CRI_nx 技术_n 建设_v 10万_m 吨_q 级_n 二氧化碳_n 加_v 氢_n 制_v 甲醇_n 项目_n 。_w</s><s>采用_v 氢气_n 合成_v 甲醇_n 、_w 甲烷_n 或_c 碳氢化合物_n ，_w 可以_v 有效_a 地_u 存储_v 和_c 输运_v 可_v 再生_v 能源_n 制备_v 得到_v 的_u 氢气_n ，_w 破解_v 氢_n 能_v 产业_n “_w 制_v 、_w 储_Vg 、_w 运_v ”_w 过程_n 中_f 的_u 安全性_n 和_c 成本_n 难题_n ，_w 有助于_v 更加_d 便利_a 地_u 利用_v 清洁_a 能源_n ，_w 为_p 绿色_n 能源_n 转型_vn 提供_v 了_u 解决_vn 方案_n 。_w</s>
<s>3_m ._w 4_m 氢_n 还原_vn 剂_n</s>
<s>钢铁_n 冶炼_vn 过程_n 中_f ，_w 采用_v 焦炭_n 作为_v 铁矿_n 的_u 还原_vn 剂_n ，_w 会_v 产生_v 大量_m 的_u 碳_n 排放_vn 及_c 多_a 种_q 有害_a 气体_n 。_w</s><s>钢铁_n 冶金_n 作为_v 我_n 国_n 第二_m 大_a 碳_n 排放_vn 来源_n ，_w 亟待_v 发展_v 深度_n 脱_v 碳_n 工艺_n 。_w</s><s>用_p 氢气_n 代替_v 焦炭_n 作为_v 还原_vn 剂_n ，_w 反应_vn 产物_n 为_v 水_n ，_w 可以_v 大幅度_d 降低_v 碳_n 排放量_n ，_w 促进_v 清洁_a 型_k 冶金_n 转型_vn 。_w</s><s>目前_t 全球_n 已_d 有_v 少数_m 国家_n 发布_v 了_u 氢_n 冶金_n 技术_n 案例_n ，_w 例如_v 瑞典_ns HYBRIT_nx 项目_n 、_w 萨尔茨吉特_nz SALCOS_nx 项目_n 、_w 奥钢联_nz H2FUTURE_nx 项目_n 以及_c 德国_ns Carbon2Chem_nx 项目_n 等_u 。_w</s><s>国内_s 部分_m 钢铁_n 企业_n 也_d 发布_v 了_u 氢_n 冶金_n 规划_n ，_w 建设_v 示范_vn 工程_n 并_c 投产_v ，_w 但_c 有关_vn 示范_vn 工程_n 尚_d 处于_v 工业性_n 试验_vn 阶段_n ，_w 基础_n 设施_n 不_d 完善_a 、_w 相关_vn 标准_n 空白_n 、_w 成本_n 较_d 高_a 、_w 安全_ad 用_v 氢_n 等_u 问题_n 依然_d 存在_v 。_w</s><s>当前_t ，_w 制约_v 氢_n 能_v 炼钢_vn 的_u 主要_b 因素_n 是_v 制氢_vn 成本_n ，_w 根据_p 瑞典_ns 钢铁_n 公司_n HYBRIT_nx 项目_n 的_u 经验_n ，_w 氢_n 能_v 炼钢_vn 会_v 使_v 成本_n 提高_v 20%_m ～_w 30%_m [_w 91_m ]_w ，_w 导致_v 其_r 在_p 市场_n 上_f 没有_v 任何_r 竞争_vn 优势_n 。_w</s><s>但_c 在_p “_w 双碳_j ”_w 目标_n 的_u 背景_n 下_f ，_w 发展_v 氢_n 能_v 炼钢_v 已_d 迫在眉睫_i 。_w</s><s>在_p 实际_a 生产_vn 中_f ，_w 最_d 适合_v 炼钢_v 的_u 是_v 绿_a 氢_n ，_w 若_c 绿_a 氢_n 生产_vn 成本_n 得以_v 降低_v ，_w 则_c 可_v 加快_v 绿色_n 冶金_n 的_u 推进_vn ，_w 最终_d 所_u 获得_v 的_u 环保_j 效益_n 会_v 覆盖_v 其_r 额外_b 成本_n 。_w</s><s>利用_v 氢_n 能_n 进行_v 钢铁_n 冶金_n 是_v 钢铁_n 行业_n 实现_v 深度_n 脱_v 碳_n 目标_n 的_u 必_d 行_v 之_u 路_n 。_w</s>
<s>4_m 挑战_v 与_c 展望_v</s>
<s>在_p “_w 双_m 碳_n ”_w 目标_n 的_u 背景_n 下_f ，_w 需要_v 探讨_v 氢气_n 能源_n 战略_n 意义_n ，_w 分析_v 氢_n 能_n 制备_vn 、_w 储运_vn 和_c 应用_vn 中_f 的_u 技术_n 进展_vn 以及_c 存在_v 的_u 挑战_vn 与_c 机遇_n ，_w 积极_ad 推动_v “_w 氢_n 能_v 中国_ns ”_w 战略_n 的_u 实现_vn 。_w</s>
<s>4.1_m 主要_b 挑战_vn</s>
<s>目前_t 全球_n 氢_n 能_n 行业_n 总体_n 处于_v 发展_vn 初期_f ，_w 在_p 终端_n 能源_n 消费量_n 中_f 占比_n 仍然_d 很_d 低_a 。_w</s><s>尽管_c 目前_t 开展_v 氢_n 能_n 行业_n 布局_n 国家_n 的_u 合计_vn 经济_n 总量_n 已_d 占据_v 全球_n 的_u 75%_m ，_w 但_c 受_v 限于_v 多_a 方面_n 的_u 制约_vn 因素_n ，_w 氢_n 能_n 行业_n 尚_d 未_d 形成_v 全_a 产业_n 链_Ng 与_c 合力_n ，_w 未_d 能_v 全面_ad 推动_v 生产_vn 生活_vn 进步_vn ，_w 其_r 原因_n 主要_d 如下_v ：_w</s>
<s>1_m ）_w 氢_n 能_n 关键_a 材料_n 及_c 设备_n 零部件_n 要求_v 苛刻_a 、_w 工艺_n 复杂_a 、_w 成本_n 高昂_a ，_w 并且_c 不同_a 国家_n 、_w 不同_a 部门_n 之间_f 的_u 技术_n 差距_n 明显_a 。_w</s><s>尤其_d 对于_p 我_n 国_n 来说_u ，_w 一些_m 关键_a 技术_n 仍然_d 被_p 国外_s 所_u 垄断_v 。_w</s><s>如_v PEM_nx 制氢_vn 技术_n 中_f 的_u 核心_n 部件_n 质子_n 交换_vn 膜_n ，_w 目前_t 美国_ns 杜邦_nz 公司_n 的_u Naﬁon_Ng 全_a 氟磺酸_n 膜_n 在_p 全球_n 市场_n 具有_v 超过_v 90%_m 占有率_n ，_w 技术_n 突破_vn 难度_n 大_a 。_w</s>
<s>2_m ）_w 电解_vn 水_n 制氢_vn 技术_n 是_v 实现_v 绿_a 氢_n 大_a 规模_d 生产_v 的_u 最_d 有_v 希望_n 的_u 途径_n ，_w 但_c 其_r 成本_n 过_d 高_a ，_w 主要_d 由_p 电_n 价_n 导致_v ，_w 短期_d 仍_d 无法_v 完全_ad 替代_v 碳_n 排放量_n 较_d 高_a 的_u 化石_n 燃料_n 制氢_v 。_w</s><s>目前_t 电解_vn 水_n 制氢_vn 在_p 我_n 国_n 氢_n 能源_n 结构_n 中_f 占比_v 不_d 到_v 2_m %_q ，_w 短期_b 内_f 仍_d 需_v 依靠_v 煤_n 制氢_v 来_v 保障_v 氢_n 能_n 行业_n 的_u 供给_vn 。_w</s>
<s>3_m ）_w 受限_v 于_p 我_n 国_n 可_v 再生_v 能源_n 资源_n 的_u 分布_vn 状况_n ，_w 制氢_n 端_Ng 与_c 用_v 氢_n 端_Ng 往往_d 存在_v 着_u 较_d 大_a 的_u 时间_n 和_c 空间_n 错位_vn 性_n ，_w 尚_d 未_d 形成_v 完善_a 的_u 氢气_n 存储_vn 和_c 输运_vn 网络_n 渠道_n 。_w</s><s>我_n 国_n 西北_s 地区_n 拥有_v 丰富_a 的_u 风_n 、_w 光_n 资源_n ，_w 而_c 具有_v 大_a 规模_n 用_v 氢_n 需求_n 的_u 则_c 主要_d 是_v 经济_n 发达_a 及_c 人口_n 密集_a 的_u 东南_f 地区_n 。_w</s>
<s>4_m ）_w 较之_p 于_p 石化_j 能源_n 产业_n ，_w 氢_n 能_v 属于_v 新兴_b 能源_n ，_w 目前_t 缺乏_v 相应_vn 基础_n 设施_n 整体_n 布局_n 。_w</s><s>例如_v 城市_n 加氢站_n 、_w 输_v 氢_Ng 管道_n 、_w 工业_n 副_b 产_v 氢_n 纯化_vn 系统_n 等_u 支撑_vn 设施_n 严重_ad 不足_a 。_w</s><s>因此_c ，_w 目前_t 氢_n 能_n 全_a 产业_n 链_n 体系_n 上下游_f 难以_d 形成_v 有效_a 联动_vn ，_w 尚_d 未_d 健全_v 。_w</s>
<s>5_m ）_w 当前_t 用_v 氢_n 端_Ng 需求_n 关注_vn 方向_n 过于_d 单一_a ，_w 主要_d 集中_v 在_p 氢_n 燃料_n 电池_n 及其_c 交通_n 载具_n 方面_n ，_w 目前_t 成熟_a 度_n 偏_d 低_a 、_w 规模_n 不_d 大_a 。_w</s><s>而_c 氢_n 能_v 作为_p 能源_n 载体_n ，_w 在_p 传统_n 能源_n 密集型_b 产业_n 及_c 新型_b 氢_n 能_n 应用_vn 场景_n 中_f ，_w 需求_n 尚_d 未_d 得到_v 全面_a 开发_vn 。_w</s>
<s>6_m ）_w 氢_n 能_n 技术_n 标准_n 不_d 完善_a ，_w 涉及_v 氢_n 品质_n 、_w 储运_vn 、_w 加_v 氢_Ng 站_n 和_c 安全_an 等_u 内容_n 的_u 技术_n 标准_n 较_d 少_a 。_w</s><s>例如_v 在_p 可_v 再生_v 能源_n 制氢_v 、_w 液态_n 储_Vg 氢_n 、_w 工业_n 用_v 绿_a 氢_n 等_u 新型_b 氢_n 能_n 领域_n 的_u 技术_n 工艺_n 、_w 装置_n 设备_n 及_c 生产_vn 运营_vn 环节_n ，_w 急_ad 需_v 一_m 套_q 健全_a 的_u 国际_n 、_w 国家_n 或_c 行业_n 标准_n ，_w 以_p 此_r 来_v 规范_v 氢_n 能_n 行业_n 市场_n 健康_a 发展_vn 。_w</s>
<s>4.2_m 未来_t 展望_vn</s>
<s>4.2.1_m 氢能_n 产业链_n 发展_vn 展望_vn</s>
<s>与_p 当前_t 构建_v 天然气_n 工业_n 一样_a ，_w 我_n 国_n 正在_d 构建_v 制氢_v 、_w 储_v 氢_n 、_w 运_v 氢_n 、_w 加_v 氢_n 、_w 用_v 氢_n 等_u 氢气_n 能源_n 工业_n 体系_n （_w 图_n 3_m )_w [_w 92_m ]_w 。_w</s><s>针对_p 氢_n 能_n 行业_n 在_p 技术_n 、_w 经济性_n 及_c 布局_n 规划_n 上_f 的_u 挑战_vn ，_w 结合_v 产业链_n 各_r 个_q 环节_n ，_w 对_p 氢_n 能_n 未来_t 发展_vn 进行_v 如下_vn 展望_vn 。_w</s>
<s>1_m ）_w 在_p 制取_v 氢_n 方面_n ，_w 氢_n 能_v 作为_p 二_m 次_q 能源_n ，_w 要_v 实现_v 真正_b 意义_n 上_f 的_u 零_m 碳_n 排放_vn ，_w 它_r 的_u 发展_vn 不_d 可_v 避免_v 地_u 将_d 依赖_v 于_p 太阳能_n 、_w 风能_n 等_u 可_v 再生_v 能源_n 技术_n 的_u 突破_vn 。_w</s><s>通过_p 电力_n 成本_n 与_c 设备_n 成本_n 的_u 协同_vn 降低_vn ，_w 方_d 可_v 体现_v 绿_a 氢_n 的_u 经济_n 优势_n 。_w</s><s>较之_p 于_p 日本_ns 、_w 韩国_ns 等_u 国家_n ，_w 我_n 国_n 幅员_n 辽阔_a ，_w 具有_v 广阔_a 的_u 沙漠_n 、_w 戈壁_n 、_w 荒漠_n 、_w 草原_n 及_c 海域_n 资源_n ，_w 可以_v 提供_v 丰富_a 的_u 太阳能_n 、_w 风能_n 、_w 潮汐_n 能_n 等_u 可_v 再生_v 能源_n 资源_n ，_w 在_p 发展_v 绿_a 氢_n 方面_n 具有_v 先天_n 优势_n ，_w 可以_v 加快_v 实现_v “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 战略_n 。_w</s>
<s>图_n 3_m 以_p 绿_a 氢_n 为_v 核心_n 的_u 氢_n 能_n 全_a 产业_n 链_n 示意图_n</s>
<s>（_w 资料_n 来源_n ：_w 本_r 文_Ng 参考_vn 文献_n [_w 92_m ]_w )_w</s>
<s>2_m ）_w 在_p 储_Vg 运_v 氢_n 方面_n ，_w 氢_n 的_u 长_a 距离_n 储_vn 运_vn 将_d 以_p 天然气_n 管道_n 掺_v 氢_n 或_c 新建_v 纯_a 氢_n 管道_n 输_v 氢_n 为主_v ，_w 中_f 短_a 距离_n 要_v 多_a 种_q 储_Vg 运_vn 技术_n 结合_v ，_w 并_c 因地制宜_i 地_u 发展_v 。_w</s><s>随着_p 制氢_vn 端_Ng 的_u 技术_n 突破_vn ，_w 通过_p 输_v 氢_Ng 网络_n 交_v 联_v ，_w 在_p 氢_n 能_n 的_u 下游_f 如_v 工业_n 、_w 交通_n 和_c 建筑_n 等_u 领域_n 大_a 规模_n 普及_v ，_w 绿色_n “_w 氢_n 经济_n ”_w 的_u 概念_n 将_d 转变_v 为_v 现实_n 。_w</s>
<s>3_m ）_w 在_p 应用_v 氢_n 方面_n ，_w 随着_p 行业_n 聚焦_vn 与_c 技术_n 发展_vn ，_w 期待_v 很_d 高_a 的_u 是_v 氢_n 燃料_n 电池_n ，_w 带动_v 交通_n 领域_n 应用_vn 的_u 变革_vn 。_w</s><s>在_p 各_r 类_q 需要_v 用_v 氢_n 的_u 化工_n 领域_n ，_w 如_v 炼油_vn 、_w 合成_vn 氨_n 、_w 甲醇_n 生产_vn 以及_c 炼钢_vn 行业_n ，_w 绿_a 氢_n 将_d 逐步_d 取代_v 灰_n 氢_n 。_w</s><s>在_p 其他_r 诸多_m 传统_n 能源_n 密集型_b 产业_n ，_w 氢_n 能_v 也_d 将_d 代替_v 化石_n 能源_n 作为_v 能量_n 载体_n 进行_v 供_v 能_Ng 。_w</s><s>在_p 建筑_n 领域_n ，_w 采用_v 绿色_n 氢_n 能_n 的_u 分布式_b 冷_n 热电_j 联_Vg 供_v 系统_n ，_w 也_d 是_v 节能_v 减排_v 的_u 重要_a 方式_n 。_w</s><s>同时_c ，_w 更_d 多_a 的_u 氢_n 能_n 应用_vn 场景_n 将_d 得以_v 逐渐_d 开发_v 。_w</s>
<s>4.2.2_m “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 战略_n 的_u 实施_vn 路径_n</s>
<s>根据_p 能源_n 转型_vn 委员会_n （_w Energy_nx Transitions_nx Commission_nx ,_w ETC_nx ）_w 预测_v ，_w 全球_n 在_p 2050_m 年_q ，_w 仅_d 工业_n 及_c 氢_n 燃料_n 电池_n 领域_n 将_d 有_v 3.6×10 8_m t_q 的_u 氢能_n 需求量_n [_w 93_m ]_w 。_w</s><s>目前_t 氢能_n 已_d 成为_v 欧盟_j 、_w 美国_ns 、_w 日本_ns 、_w 韩国_ns 等_u 发达_a 经济体_n 能源_n 转型_vn 的_u 战略_n 方向_n 。_w</s><s>全球_n 氢_n 能_n 产业_n 链_n 正_d 逐渐_d 形成_v ，_w 对_p 氢_n 能_n 的_u 高效_b 利用_vn 已然_d 成为_v 全球_n 的_u 共识_n 。_w</s>
<s>我_n 国_n 正在_d 积极_ad 跟进_v 氢能_n 行业_n 发展_vn 大势_n ，_w 加大_v 氢_n 能_n 制备_vn 与_c 应用_vn 领域_n 技术_n 与_c 相关_vn 设备_n 自主_vd 研发_v ，_w 加快_v 实施_v “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 战略_n 。_w</s>
<s>1_m ）_w 加大_v 可_v 再生_v 能源_n 制氢_vn 领域_n 技术_n 攻关_vn ，_w 积极_ad 推动_v 试点_v 示范_v ，_w 在_p 玉门_ns 、_w 新疆_ns 、_w 青海_ns 、_w 大庆_ns 、_w 吉林_ns 等_u 风_n 、_w 光_n 资源_n 丰富_a 地区_n ，_w 推进_v 清洁_a 、_w 低_a 碳_n 、_w 低_a 成本_n 氢_n 能_v 制备_vn 产业_n 体系_n 建设_vn ，_w 形成_v 绿_a 氢_Ng 制备_vn 大_a 规模_n 发展_vn ，_w 并_c 持续_v 开展_v 电解_vn 海水_n 制氢_vn 、_w 光_n 催化_vn 制氢_vn 、_w 微生物_n 制氢_vn 等_u 技术_n 研究_vn ，_w 逐步_d 提升_v “_w 绿_a 氢_n ”_w 在_p 终端_n 能源_n 消费_vn 中_f 的_u 比重_n 。_w</s><s>具体_a 做法_n 包括_v ：_w ①_m 加大_v 可_v 再生_v 能源_n 电解_vn 水_n 制氢_v 、_w 光_n 解_v 水_n 制氢_v 等_u 科学_n 机理_n 及_c 氢_Ng 脆_a 失效_v 、_w 低温_n 吸附_vn 、_w 泄漏_v /_w 扩散_v /_w 燃爆_v 等_u 氢_n 能_n 安全_an 基础_n 规律_n 研究_vn ，_w 储备_v 自主_vd 研发_v 核心_n 技术_n ；_w ②_m 重点_d 开展_v 低_a 成本_n 、_w 高_a 效率_n 、_w 长_a 寿命_n 的_u 质子_n 交换_vn 膜_n 电解_vn 水_n 制氢_v 、_w 固体_n 氧化物_n 电解_vn 水_n 制氢_v 成套_b 工艺_n 、_w 大_a 功率_n 碱水_n 电解_vn 制氢_v 等_u 关键_a 技术_n 开发_vn ；_w ③_m 在_p 我_n 国_n 西北_f 地区_n 风_n 、_w 光_n 资源_n 丰富_a 地区_n 打造_v “_w 零_m 碳_n ”_w 产业_n 园_Ng ，_w 开展_v 清洁_a 、_w 低_a 碳_n 、_w 低_a 成本_n 氢_n 能_n 制备_vn 产业_n 体系_n 建设_vn 与_c 试点_vn 示范_vn ；_w ④_m 探索_v 利用_v 氢_n 能_n 实现_v 季节性_n 储能_vn ，_w 提高_v 弃_Vg 风_n 、_w 弃_Vg 光_n 利用率_n ，_w 增强_v 电网_n 系统_n 调_v 峰_Ng 力度_n ，_w 将_p 可_v 再生_v 能源_n 与_p 电网_n 、_w 气_n 网_n 、_w 热_a 网_n 和_c 交通网_n 连_v 为_v 一体_n ，_w 解决_v 可_v 再生_v 能源_n 生产_vn 与_c 消_v 纳_v 错位_v 的_u 问题_n 。_w</s>
<s>2_m ）_w 依托_v 能源_n 行业_n 丰富_a 的_u 基础_n 建设_vn 与_c 储运_vn 经验_n ，_w 探索_v 固态_n 、_w 深_b 冷_b 高压_n 、_w 有机_b 液体_n 等_u 储运_vn 方式_n 应用_vn ，_w 统筹_vd 推进_v 氢_n 能_n 基础_n 设施_n 建设_vn ，_w 布局_n 中_f 长_a 距离_n 输_v 氢_n 管_n 网_n 建设_vn ，_w 在_p 重型_b 卡车_n 多_a 的_u 码头_n 与_c 运输_vn 高速_b 路线_n 上_f 构建_v 加_v 氢_n 站_n 网络_n ，_w 加快_v 构建_v 安全_a 、_w 稳定_a 、_w 高效_b 的_u 全国_n 氢_n 能_n 供应_vn 体系_n ，_w 逐步_d 构建_v 便捷_a 和_c 低_a 成本_n 的_u 氢气_n 运输_vn 网络_n 。_w</s><s>具体_a 做法_n 包括_v ：_w ①_m 加大_v 固态_n 、_w 深_a 冷_b 高压_n 、_w 有机_b 液体_n 等_u 关键_a 技术_n 攻关_vn ，_w 开展_v 天然气_n 管道_n 掺_v 氢_n 、_w 纯_a 氢_Ng 管道_n 输送_vn 等_u 试点_vn 示范_vn ，_w 利用_v 管道_n 实现_v 氢气_n 安全_a 高效_b 输运_vn ；_w ②_m 统筹_vd 布局_v 建设_v 加_v 氢_Ng 站_n ，_w 有序_ad 推进_v 加_v 氢_Ng 网络_n 体系_n 建设_vn ，_w 利用_v 现有_vn 加油_vn 加_v 气_n 站_n 场地_n 设施_n 改_v 扩建_v 加_v 氢_n 站_n ，_w 探索_v 站_n 内_f 制氢_v 、_w 储_Vg 氢_Ng 和_c 加_v 氢_Ng 一体化_vn 加_v 氢_n 站_n 新_a 模式_n ；_w ③_m 发挥_v 氢_Ng 燃料_n 电池_n 汽车_n 加_v 氢_Ng 时间_n 短_a 、_w 续航_vn 里程_n 长_a 、_w 低_a 碳_n 无_v 污染_v 等_u 优势_n ，_w 推动_v 氢_Ng 燃料_n 电池_n 汽车_n 在_p 重载_vn 及_c 长途_b 交通_n 运输_vn 等_u 领域_n 先行_vn 示范_vn 。_w</s>
<s>3_m ）_w 配合_v 我_n 国_n 的_u 东北_s 、_w 华北_ns 北部_f 和_c 西北_s 地区_n （_w 简称_v “_w 三_m 北_f ”_w 地区_n ）_w 绿_a 氢_n 规模_d 发展_v 与_c 东部_f 沿海_f “_w 海_n 氢_n 上岸_v ”_w 布局_n ，_w 积极_ad 引导_v 氢_n 能_v 在_p 化工_n 、_w 炼钢_vn 、_w 交通_n 、_w 储_Vg 能_n 、_w 发电_vn 等_u 高_a 能耗_n 高_a 排放_vn 行业_n 替代_vn ，_w 加大_v 氢_n 能_n 应用_vn 领域_n 技术_n 与_c 相关_vn 设备_n 自主_vd 研发_v ，_w 结合_v 工业_n 领域_n 替代_v 化石_n 燃料_n 应用_vn ，_w 构建_v 以_p 绿_a 氢_n 为_v 核心_n 的_u “_w 氢_n 工业_n ”_w 全_a 产业_n 链_n 体系_n 。_w</s><s>具体_a 做法_n 包括_v ：_w ①_m 开展_v 以_p 氢_n 作为_v 还原_vn 剂_n 的_u 氢_n 冶金_n 技术_n 研发_vn 与_c 应用_vn ，_w 探索_v 氢_n 能_v 在_p 工业_n 生产_vn 中_f 作为_v 高_a 品质_n 热源_n 的_u 应用_vn ；_w ②_m 扩大_v 氢_n 能_v 替代_v 化石_n 能源_n 应用_vn 规模_n ，_w 积极_ad 引导_v 合成_vn 氨_n 、_w 合成_vn 甲醇_n 、_w 炼_j 化_j 、_w 煤_n 制_v 油气_n 等_u 行业_n ，_w 由_p 高_a 碳_n 工艺_n 向_p 低_a 碳_n 工艺_n 转变_v ；_w ③_m 推动_v 氢_n 作为_v 二_m 次_q 能源_n 介质_n ，_w 在_p 大_a 规模_n 储_Vg 能_Ng 及_c 分布式_b 发电_vn 、_w 备用_vn 电源_n 、_w 移动_vn 式_k 电源_n 、_w 家用_b 热电_n 联_Vg 供_v 系统_n 等_u 领域_n 取得_v 应用_vn 突破_vn 。_w</s>
<s>4.2.3_m 油气_n 公司_n 在_p “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 战略_n 实施_vn 过程_n 中_f 的_u 作用_n</s>
<s>谋划_v “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 战略_n 对于_p 实现_v “_w 双_m 碳_n ”_w 目标_n 具有_v 重大_a 意义_n 。_w</s><s>油气_n 公司_n 将_d 在_p “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 战略_n 的_u 实施_vn 过程_n 中_f 将_d 发挥_v 举足轻重_i 的_u 作用_n 。_w</s>
<s>1_m ）_w 各_r 油气_n 公司_n 可_v 利用_v 油气田_n 地区_n 丰富_a 的_u 风_n 、_w 光_n 等_u 资源_n ，_w 大力_d 发展_v 可_v 再生_v 能源_n 制氢_vn ，_w 保_v 供_v 绿_a 氢_n 市场_n 。_w</s><s>结合_v 电解_vn 水_n 制氢_vn 技术_n 的_u 突破_vn 开发_v 离_v 网_n 光伏_b 制氢_vn 、_w 压差_vn 发电_vn 制氢_v 等_u 应用_vn 场景_n ，_w 油气_n 公司_n 可_v 大_a 规模_d 开展_v 可_v 再生_v 能源_n 制氢_vn 试点_vn 示范_vn ，_w 支撑_v 示范_v 油气田_n 清洁_a 用_v 能_n 替代_vn 和_c 绿色_n 转型_vn 发展_vn 。_w</s><s>东部_f 海上_s 油田_n 丰富_a 的_u 潮汐_n 能_k 、_w 波浪_n 能_n 、_w 海上_s 太阳能_n 和_c 风能_n 等_u 可_v 再生_v 能源_n ，_w 也_d 将_d 助_v 力_n “_w 海_n 氢_n 上岸_v ”_w ，_w 拓展_v 氢_n 能_n 全_a 产业_n 链_Ng 布局_n 。_w</s>
<s>2_m ）_w 油气_n 公司_n 炼厂_n 副_b 产_v 氢_n 则_d 可_v 在_p 绿_a 氢_n 市场_n 成熟_a 之前_f 参与_v 氢能_n 供应_vn 。_w</s><s>中国_ns 石油_n 天然气_n 股份_n 有限_a 公司_n （_w 以下_f 简称_v 中国_ns 石油_n ）_w 华北_ns 石化_j 分公司_n 已_d 建成_v 500_m Nm_q 3_m /_w h_nx 副_b 产_v 氢_n 提纯_vn 装置_n ，_w 每_r 天_q 满负荷_d 生产_v 可_v 产出_v 纯度_n 接近_v 100%_m 的_u 氢气_n 4_m 750_m ～_w 5_m 500_m kg_q ，_w 可以_v 为_p 近_v 千_m 辆_q 氢_n 燃料_n 电池_n 车_n 提供_v 服务_vn [_w 94_m ]_w 。_w</s>
<s>3_m ）_w 油气_n 公司_n 在_p 氢_n 能_n 基础_n 设施_n 建设_vn ，_w 具备_v 先天_n 后_f 发_v 优势_n 。_w</s><s>通过_p 研究_v 我_n 国_n 天然气_n 管道_n 掺_v 加_v 氢气_n 先例_n 与_c 基础_n ，_w 油气_n 公司_n 将_d 继续_v 建设_v 天然气_n 管道_n 掺_v 氢_n 、_w 纯_a 氢_n 管道_n 等_u 试点_vn 示范_vn ，_w 利用_v 管道_n 实现_v 氢气_n 的_u 安全_a 高效_b 输运_vn 。_w</s>
<s>4_m ）_w 油气_n 公司_n 具备_v 建设_v 健全_v 氢_n 能_n 供应_vn 体系_n 的_u 坚实_a 基础_n 。_w</s><s>油气_n 公司_n 将_d 利用_v 加油气站_n 网络_n 优势_n ，_w 统筹_v 布局_v 已_d 有_v 加油气站_n 的_u 改造_vn 与_c 新_a 加_v 氢_n 站_n 的_u 建设_vn ，_w 有序_ad 推进_v 加_v 氢_n 网络_n 体系_n 建设_vn 。_w</s><s>通过_p 探索_v 站_n 内_f 制氢_v 、_w 储_Vg 氢_n 和_c 加_v 氢_Ng 一体化_v 的_u 加_v 氢_Ng 站_n 等_u 新_a 模式_n ，_w 可_v 进行_v “_w 油_n 、_w 气_n 、_w 氢_n 、_w 电_n ”_w 四_m 站_n 合建_vn 。_w</s><s>在_p 此_r 基础_n 上_f ，_w 将_d 加速_v 形成_v 多元_b 互补_v 融合_v 的_u 现代_t 能源_n 供应_vn 体系_n 。_w</s>
<s>我_n 国_n 主要_b 油气_n 公司_n 正在_d 积极_ad 全_a 链条_n 布局_v 氢_n 能_n 主业_n 。_w</s><s>中国_ns 石油_n 按照_p “_w 清洁_a 替代_v 、_w 战略_n 接替_v 、_w 绿色_n 转型_v ”_w 三_m 步_q 走_v 总体_n 部署_vn ，_w 协同_vd 发展_v 氢能_n 产业链_n 、_w 风能_n 、_w 太阳能_n 、_w 地热能_n 等_u 可_v 再生_v 新_a 能源_n 。_w</s><s>未来_t ，_w 中国_ns 石油_n 还_d 将_d 在_p 全_a 国_n 范围_n 大力_d 发展_v 氢能_n 工业_n ，_w 布局_v 绿氢_n 生产_vn 、_w 储运_vn 、_w 加注_vn 与_c 利用_vn 等_u ，_w 走出_v 一_m 条_q “_w 绿色_n 低碳_n ”_w 高_a 质量_n 跨越式_b 发展_vn 的_u “_w 石油_n 路径_n ”_w 。_w</s><s>通过_p 油气_n 公司_n 在_p 氢_n 能_n 全_a 产业_n 链_n 示范_vn 与_c 区域_n 规划_vn 及_c 布局_n ，_w 实现_v “_w 油_n 、_w 气_n 、_w 氢_Ng 、_w 热_n 、_w 电_n 、_w 储_Ng ”_w 的_u 融合_vn 发展_vn ，_w 助力_v “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 战略_n 实现_v 。_w</s>
<s>5_m 结束语_n</s>
<s>总之_c ，_w 在_p “_w 双碳_n ”_w 目标_n 下_f ，_w 氢_n 能_n 行业_n 将_d 迎来_v 大_d 发展_v 是_v 必然_b 趋势_n 。_w</s><s>我_n 国_n 具有_v 发展_v 氢_n 能_n 的_u 先天_n 优势_n ，_w 正在_d 构建_v 成熟_a 的_u 氢_n 能_n 技术_n 链_Ng 与_c 产业_n 链_Ng ，_w 并_c 加快_v 实施_v “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 战略_n 。_w</s><s>油气_n 公司_n 是_v 实现_v “_w 氢_n 能_n 中国_ns ”_w 的_u 重要_a 力量_n ，_w 正在_d 支撑_v 当前_t 、_w 引领_v 未来_t ，_w 带动_v 国内_s 氢_n 能_n 行业_n 发展_vn 。_w</s><s>随着_p 技术_n 的_u 进步_vn 与_c 行业_n 布局_n 的_u 完善_vn ，_w 氢_n 能_v 作为_p 一_m 种_q 有_v 着_u 诸多_m 无可比拟_v 优势_n 的_u 能源_n ，_w 将_d 在_p 我_n 国_n 以及_c 全球_n 实现_v 能源_n 转型_vn 与_c 碳_n 中_f 和_c 目标_n 中_f 承担_v 重要_a 的_u 战略_n 地位_n 。_w</s>
<s>本_r 文_Ng 的_u 观点_n 与_c 数据_n 是_v 基于_p 目前_t 的_u 初步_b 认识_n 和_c 引用_v ，_w 或_c 有_v 不妥_a 与_c 不_d 完善_a 之_u 处_n 。_w</s><s>随着_p 世界_n 科技_n 与_c 管理_v 创新_v 、_w 全球_n 政治_n 与_c 经济_n 格局_n 等_u 变化_vn ，_w 相关_vn 认识_n 也_d 势必_d 不断_d 完善_v 和_c 发展_v 。_w</s>
<s>本_r 文_Ng 互动_v</s>
