中科院

近日，以“多能互补”为主题的第十二届中国新能源国际高峰论坛（NEX2018）在北京·国家会议中心隆重召开。在新能源汽车分论坛上，中国科学院院士、中国科学院理化技术研究所研究员周远以“大规模高效低温压缩氢及储运关键技术”为主题发表演讲。

氢的来源有很多。譬如煤，优质煤里面的氢含量大约在400立方米。它有以下几个优点。第一，比如说光电、风电不好处理，不好上网时，可以用来制氢，制氢之后可以储存起来运走，氢燃烧的时候，产物是水，环保无污染。另外，它的热值很高，每单位质量产生的热量是天然气的2.5倍，是汽油的3倍。氢的热值是煤的4.4倍，氢燃料电池做分布式能源，安全性比天然气、汽油要好。发展氢能对于解决我们国家能源，降低大气的污染，包括国家的能源供应都有很重要的意义。

飞机要用汽油或者是燃料，都会产生二氧化碳，氢从长远来说可以作为航空交通的能源。氢大量的应用都在石油化工工艺，比如说甲醇、石油炼化。在冶金、电子工业产品等方面都是大有用处的。另外，氢作为最清洁的能源可以做到零排放，未来大规模取代煤炭的还是燃料电池，不过这个需要集体共同努力。风能跟太阳能上网是一个很大的问题，所以储成氢能，液化氢都可以保存起来运走，作为储能来说也是很有前途的。

北美大规模生产氢的有15座生产厂，每天的产量大概是400吨。欧洲每天的生产量是20吨，亚洲主要是日本比较多，有16个生产厂，生产量是每天50吨。中国现在最少，除了101站，就是航天部的，还有海南的，大概是每天3吨，所以差距很大。美国有三分之一的氢变成液体，其中三分之一以上用在石化电子行业，还有不到20%的是用在航空航天领域，超过10%是用于燃料电池车辆。

把氢变成液体氢的话需要达到零下263度。氢液化之后还有一个性能，因为氢的结构里面有自旋、左旋、右旋，转换的时候要把氢热蒸发，液体的时候蒸发的比较快，时间久了压力会变高。低温液态氢的成本低，比液化氢要低很多。从80K-20K消耗的功能很多，低温高压氢要优于液体氢，它储存起来省很多，所以提倡用200大气压的低温氢，零下190度左右。制备储藏简单，也不要很多设备，只要通过液氮，钢铁工业里面生产出来的液体氮为零下190度，所以安全性很好，经济性也很好，提倡用80K的200大气压来储存。如果用36T卡车来运，50大气压成本大概是7块钱，200大气压的时候还不到6块钱，氢的运输成本也是在200大气压的时候最少，所以最终的压力选取200大气压比较合适。

燃料电池在美国或日本，不是用在小车里面，而是用在大巴车，大巴车的储运压力和长途运输压力一般是一致的，氢压力是一样的。100公里的氢，液体氢运输成本是17元，高压低温氢是9块多钱，压缩氢是日本人都在用的，是17元左右，如果是200公里，液体氢运输成本是26.43元，高压低温氢是17.72元。如果到1000公里，运送来说的话，液体氢运输成本22.8元，高压氢是22.42元，差不多。

氢是未来能源的目标，但是从燃料电池来看，还需要有一个过程，一是成本比较高，主要还是压缩效率。随着技术的发展，如果液体氢量比较大，用液体氢比较合适。如果储氢，有风电或者是太阳能电不能上网，要储存起来，用压缩氢和液氢都很好，可能用液氢更好一点。如果是用燃料电池，而且想比较快的上，可以考虑用低温压缩氢。当然国外也有好多种方法，不管是日本还是德国也好，里面是一个铝胆，外边包碳纤维，这个成本非常高，做一个这样的容器，光是化学容器就需10万，现在比较好的方法是80K的高压氢。高压氢与液氢都存在一个问题。外面热进来的时候温度要相对升高，80K比较好，因为保温做起来比较容易。当然最好的是，比较简单的，像日本这样的，压缩氢，因为要做液体氢的话还要制冷到20K。总体来说，在不久的将来，如果快的话用八年到十年的时间燃料电池非常有前途，但取决于它的技术进步及大家的努力程度。燃料电池本身的铂消耗比较多，现在在逐渐降低，成本也随之降低。从长远来看，液氢不管是天上地下都是有很大发展空间的。