氢能产业链及储运技术现状与趋势

氢能具有灵活高效、清洁低碳、应用等突出优点。它能在一定程度上缓解油气资源逐渐枯竭造成的能源短缺，是未来有前途的二次能源。目前，氢能技术正逐步走向成熟。

制氢环节上，以焦炉煤气、氯碱尾气为的“灰氢”应用，是氢能产业的起步阶段；使用煤或天然气等化石燃料生产“蓝氢”并结合CCUS技术实现碳中和，是氢能产业的过渡阶段；使用可再生能源或核能生产“绿氢”，是氢能产业的阶段。在制氢过程中，以焦炉气、氯碱尾气为的“灰色氢”的应用是氢能工业的初级阶段;利用煤炭或天然气等化石燃料生产“蓝氢”，并结合CCUS技术实现碳中和，是氢能工业的过渡阶段;利用可再生能源或核能生产“绿色氢”，是氢能产业的阶段。
在储运方面，高压储氢应用，技术成熟，但经济性制约了其规模化发展。
在氢的使用方面，虽然氢作为一种成熟的化工产品应用于发电、炼油、化工、冶金等行业，但主要应用对象是以加氢站为枢纽的交通运输系统和关系民生的燃气行业。

氢能产业链关键环节

1.氢气性质

氢作为相对原子质量小的原子，具有非常活跃的化学性质。在氢气的制备、储存、灌装、运输和使用过程中，由于性质不稳定，存在泄漏和的风险。为了实现氢能的持续稳定、安全高效的应用和商业推广，研究氢在不同条件下的安全性能，如范围、点火能量、扩散系数以及对材料性能的影响等具有重要意义。

2.制氢环节

氢能是一种二次能源，是通过一定方法利用其他能源制取的。目前常用制氢方法有工业副产制氢、化石能源制氢、水电解制氢等。

3.储氢环节

储氢方法主要有气态储氢、液态氢和固态储氢。高压气态储氢是现阶段主要的储氢方式。
高压气态储氢是在高压下将压缩氢以高密度气态形式存储，是目前成熟和常用的储氢技术;
液氢存储技术主要包括低温液氢存储和有机液氢存储;
固体贮氢是一种通过吸附向固体材料中加入氢的方法。储氢密度是同等条件下气态储氢法的1000倍左右，吸氢和释氢速度稳定，可保证储氢过程的稳定性。

4.输氢环节

依据输送时氢气所处状态，氢能运输方式可分为气氢输送、液氢输送、固氢输送。目前适用于大规模氢能运输的成熟技术方案主要有集装管束运输、管道运输及液氢槽车运输。综合比较3种氢能运输方式，管道运输与集装管束、液氢槽罐车相比，技术要求在中等范围，技术成熟度相对较高，且对市场价格敏感性低，不会因市场变化而发生较动。

5.加氢站注氢环节

加氢站被认为是氢燃料电池汽车可以商业化发展的前提条件之一。加氢站有多种分类方法，通常分为站外制氢和站内制氢两种类型。加氢站工艺流程如图3所示。加氢站作为氢燃料电池汽车规模化发展过程中必不可少的基础设施，必须确保其各个环节的安全性。目前，加氢站注氢环节研究主要存在以下问题：工程设计、建设、运营管理等可参考标准少；标准规范不健全，内容参差不齐，个别条文可操作性不强；归口管理单位多，技术标准不统一。

6.氢能终端应用环节

氢燃料电池汽车

根据目前已有技术及市场需求，氢燃料电池种类众多，其原理主要是使氢气与各种化学材料进行化学反应，氢气被催化而产生电能。氢燃料电池发电的具体反应过程：阳极上的氢在催化剂作用下分解为H+和电子，H+穿过隔膜到达阴极，电子则在外部电路运行，从而产生电能；阴极上的氧在催化剂作用下与电子、H+发生化合反应生成水。

氢能发电

目前有两种方法能够将氢能转化为电能：氢能发电机和PEMFC燃料电池。PEMFC燃料电池在外型上与普通电池相似，其工作原理是氢气与氧气发生化学反应生成水并释放电能。

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