10月26日，“2021中日韩氢能产业高峰论坛暨氢能产业展览会”在山东潍坊以线上直播的形式成功举办。北京航天试验技术研究所（航天101所）张振扬博士围绕“液氢的储运及应用”做了主题演讲，他从液氢的储存、液氢的应用两个方面进行了介绍。

张振扬博士

他表示，液氢和目前常用的高压气态储氢相比，密度更高，储运高效，加注成本低，更适合大规模应用。如果只计算生产过程中的电力消耗，液氢路线能耗成本则较高压氢气低。

张振扬介绍，中国将力争于2030年前实现碳达峰，努力争取2060年前实现碳中和。为实现这一承诺，大力发展新能源，减少化石能源用量，是降低碳排放，实现碳中和的有效途径，氢能源可运可储，是实现“双碳”目标的重要媒介。而液氢在其中将发挥重要作用。

液氢储运方面。液氢较气态氢密度更大，更适合规模化储运，可解决氢能应用中间环节—储运环节的难题。而储氢技术是研发高效、安全、低成本燃料电池汽车的关键。

氢气储存主要有四个方式：高压气态储氢，主要应用于储氢、短距离氢转运和燃料电池；低温液态储氢，主要应用于航空航天燃料和燃料电池车储氢；固态储氢，应用于效率较低的特殊领域；有机物液态储氢，应用于长周期或长距离输氢转运、贮存。目前应用最广泛、最便捷、技术最成熟的还是高压气态储氢。

相比之下，高压气态储氢具有成本低、技术成熟、充放氢速度快、能耗低、工作条件较宽的优点，缺点是体积储氢密度较低、体积容量小，应用技术成熟，已实现商业化的车载储氢方式；低温液态储氢具有体积储氢密度高、液态氢纯度高等优点，缺点是液化过程耗能大、易挥发、成本高，应用车载整体技术难度较大；而固体储氢应用少，处于攻坚阶段。有机液态储氢技术难度高，未来可望成为重点储氢技术之一。

高压储氢气瓶方面，国内外三型瓶应用都比较广泛，而且技术比价成熟，四型瓶目前国外技术比较成熟，已经进入商业化应用，而国内还处于研发阶段。四型瓶较三型瓶自重更小，系统储氢密度更大，成本更低，但这种复合塑料高压储氢容器的制造难度较大。综合来看，高压气态储运结构简单、技术成熟、储重比低、长距离运输成本高。

低温液体储氢方面，由于蒸发损失量与容器表面积和容积的比值（S/V）成正比，S/V值越小，液氢蒸发损失越小，因此液氢储罐的最佳形状为球形，且球形储罐的应力分布均匀，可达到很高的机械强度，不过其加工存在一定难度，造价略高。

圆柱形储罐与球形储罐相比，S/V增大约10%；真空多层绝热蒸发损失约0.4%/天；真空粉末绝热，一般为1%~2%/天。目前我国还没有球形储罐，仅有圆柱形储罐。

低温液化储运有公路、船舶、铁路运输和管道运输，其中船舶运输量最大，而管道运输适合短距离输送。罐式集装箱是未来液氢运输的新模式。

对比来看，低温液化储运储重比高、安全性好、输送效率高，适用于长距离运输、液化能耗高。因此，我国需要加快液氢生产设备国产进程，进一步发展氢液化技术，降低能耗，发展液氢储运装备的设计及生产工艺，完善相关标准法规。

液态储氢和高压气态储氢相比，一辆40m³液氢罐车的运氢能力约等于10辆20MPa管束车的运输能力；考虑车辆购置费用和运输油耗、过路费用等，考虑到车辆运行安全性（交通事故率降低），液氢输运成本将低于高压氢气运输的1/10。

液氢技术路线在整个产业链环节中储存压力等级较低（一般低于1MPa），相对来说安全性更高；在地价昂贵的城市，液氢加氢站占地面积更小，投资更小；在德国、日本，液氢加氢站甚至可直接在居民区进行建设，更适合商业推广应用。以200公里为范围，短距离更适合气态运输，长距离更适合液态运输，成本更低。而且液氢成本降低空间较大，可通过提升氢液化装备水平，采用煤制氢、化工尾气等低成本氢气源，采用“三弃”低价电，有降低空间，以及氮气回收等。

液氢应用方面。碳中和目标下，我国风光发电厂大都在三北或者海上等偏远地区，电价便宜，可以将电解制氢工厂和液化工厂紧邻发电厂建设，可极大降低制氢和液化的电耗成本。同时，在氢大量使用的城区，电价反而较贵。

因此，如果只计算生产过程中的电力消耗，液氢路线能耗成本较高压氢气低；若考虑液氢储运高效，加注成本低的特点，则不论运输距离远近，液氢技术路线都具有优势。

我国当前液氢产能较低，氢液化设备被美国AP、普莱克斯，法国液空，德国林德等厂商垄断。对此，我国应当建立以液氢为储运介质的新能源电氢体系，可结合风电光电的低碳、低成本和氢能的稳定、便于储运分配的优点，规避液氢能耗高的缺点，实现新能源的优势互补、良性发展。

对于液氢在制取端能耗高的问题，完全可由其在储运及应用端的优势来平衡。降低液氢成本的途径较多，如降低能耗，可以设计更合理流程，提高液化系统拥效率；提高压缩机效率，据估算，压缩机效率每提高1%，液氢能耗将下降1%~1.2%；提高透平膨胀机效率，膨胀机效率每提高1%，液氢能耗约下降0.65%~0.70%；提高换热器换热效果，降低冷量损失。

其次，可以采用煤制氢、弃风、弃光等低成本电力电解制氢，化工氯碱尾气回收，降低气源成本；第三，可以采用弃风、弃光等低成本电力液化；第四，可以降低氢液化工厂投资及运营成本，如提升氨气压缩机、板翅换热器、正仲氢催化剂等的技术水平，降低生产成本；加快氢液化系统国产化进程；提升氢液化工厂的自动化水平，提高氢液化工厂的安全性等。

未来，我国航空航天、储运及加氢站、供气系统、工业用氢等方面得到广泛应用。但是，目前我国面临着液氢储运及供应路线技术及装备发展程度不足的问题，如氢液化系统、液氢车、高压汽化器、液氢泵、车载液氢供应系统等。

张振扬介绍，航天101所是我国建立最早、规模最大、功能最全的航天试验基地，更是我国唯一的氢氧发动机试验研究基地和我国最大的液氢生产、储运及应用技术研究单位，在生产、储存、运输、试验及测控、安全与监测、相关成果方面，已经形成了完整的液氢应用技术体系。

值得一提的是，由101所研发的国产吨级氢液化工厂于2021年9月9日开车成功，仲氢含量97.4%；完成了变工况和自动调节考核，设计液氢产量为1.7吨/天，实测满负荷工况产量为2.3吨/天；系统国产化程度达到90%以上。

最后，张振扬总结认为，液氢技术适用于氢能的大规模储存和运输；国内的液氢技术已取得长足的进步，与国外相比虽有一定的差距；液氢与新能源发电结合建立电氢体系，可实现新能源优势互补良性发展。在降低成本的同时，解决民用氢能的储运瓶颈问题；根据试验数据和经验，液氢的危险性较高压氢气更低，更安全。