沈陽質監局辦叉車證聯系方式(中國工程院院士陳學東：中國氫能儲運裝備技術進展)

第四屆世界新能源汽車大會由中國科技協會、北京市人民政府、海南省人民政府、科技部、工業和信息化部、生態環境部、住房和城鄉建設部、交通運輸部、國家市場監督管理總局、國家能源局聯合主辦（WNEVC
2022)8月26日至28日在北京、海南線上線下結合。北京會場位于北京經濟技術開發區亦創國際會展中心。

會議由中國汽車工程學會等單位主辦。以碳中和愿景下的全面電氣化與全球合作為主題會議將包括20多次會議、1.3萬平方米的技術展覽和多次同期活動，200多名政府高級領導、海外機構官員、全球企業領導、院士和行業專家出席會議發表演講。

其中，中國機械工業集團有限公司副總經理、總工程師、中國工程院院士陳學東在8月26日舉行的主論壇上發表了精彩演講：氫能與燃料電池汽車商業化。

陳學東院士主要觀點如下：

1.氫能是能源轉型的重要載體，也是實現碳中和碳達峰的重要解決方案之一。逐步形成歐美氫燃料電池產業鏈，逐步形成京津冀、長三角、粵港澳等地的大型產業集群。

2.氫能儲運設備可靠性制造技術是工業發展亟待解決的瓶頸問題。我國在深冷液態氫儲運設備和帶壓固態氫儲運設備的設計制造方面取得了長足進展，但氫儲運設備的可靠性制造仍存在諸多不足。

3.在氫能儲運設備方面，中國將重點突破70MPa高壓加氫站的設計、制造、運行和維護、氫氣大規模液化工藝和關鍵設備的開發、液氫潛水泵/往復泵/閥門的開發、車載供氫設備的設計、制造和維護MPa開發高壓大容量儲氫管束集裝箱、純氫和摻氫天然氣管道輸送技術等關鍵技術和設備。

4.常溫高壓下氫脆性問題可能被高估；目前，地方政府對氫能利用的局限性認識不足；需要進一步討論氨氫融合路線，純氫路線可能更安全。

現場演講實錄如下：

陳學東：親愛的專家們，下午好下午好向你們報告一下中國氫能儲運的進展情況。我的報告分為三個部分。第一部分介紹了氫能在我國的背景。氫能是能源轉型的重要載體，也是也是實現碳中和碳達峰的解決方案。日本、美國、歐盟等國氫燃料電池技術產業鏈逐步形成，我國相關產業鏈發展迅速，在京津冀、長三角、粵港澳形成了一定的產業集群。

自2020年以來，國務院辦公廳、國家發改委、科技部制定了多項政策支持建設多元化氫能應用生態，促進全產業鏈技術創新和核心技術研究。近年來，清華大學李軍院士和北航王云鵬院士在工程院對氫能儲運進行了戰略研究。

第二部分介紹了氫能儲運設備的主要技術進展。氫能產業鏈與機械密切相關。這里提到的Ⅰ型氣瓶是金屬容器，在加氫站使用，車上不使用。Ⅱ型和Ⅲ型號是全環繞，Ⅳ型號是塑料的全環繞，壓縮機加注，閥門、密封等。如何突破這些氫能技術也是氫能行業不斷突破的瓶頸。

常溫高壓氣態氫、深冷常壓業態氫、深冷高壓超臨界氫、壓固態儲氫。我在美國、挪威和韓國發現了火災事故和人員傷亡。因此，首先要了解材料的損壞機制和設備的損壞。

材料和設備在高溫高壓環境下會發生氫腐蝕和氫損傷，當然在常溫下不易發生。主要是儲瓶容器問題。一是容器存儲分為多層容器和單層容器。浙江大學也在研究美國開發的100兆帕容器。

第二種設備還存在高壓氣態加氫的問題。美國和德國制造的隔膜式、壓泵式、離子液壓機和中國制造的膜壓機可用于35兆帕瓶。海德利現在開發了120兆帕，已經運行了三年。我們和同濟大學金屬研究所開發了90兆帕壓縮機，所以我認為壓縮機的壓力不是主要問題，主要問題是可靠性。

還有供氫管道，過去主要是美比較好，可以達到70兆帕，壽命可靠性比較高。合肥院正在制作高壓閥門，35兆帕沒問題，再高的壓力也在研制中。美國已經做到了Ⅳ型管束集裝箱成本高，效率低。合肥院正在開發52兆帕管束集裝箱，未來應與國際水平相當。

還有管道輸氫，分為純氫和天然氣摻氫。長距離管道輸氫壓力不超過20兆帕，長距離管道壓力較高。應該是美國提將多余的工業副產氫混合在一起。他們認為5%到15%沒有問題，間接起到碳減排的作用。

另一種車載高壓設備是儲氫瓶瓶口組合閥，加拿大和德國開發了70兆帕Ⅳ型瓶的瓶口閥，這是非常困難的，電池調流，多功能結合。目前，我國只生產35兆帕以下，沈陽已開發出來Ⅲ合肥院、山東奧揚、國富氫能正在開發70兆帕型瓶，目前正在進行各種性能評估，相信在不久的將來會有突破。此外，根據歐盟的規定，只要上路，高壓儲氫瓶和閥門測試評價裝置必須經過氫和燃料電池汽車的安全技術法規，GTR在壓力循環試驗、溫度循環和過熱效應條件下，以氫為介質進行安全評估。目前國內壓力參數指標最高，可循環實驗70兆帕和90兆帕系統，已被豐田認可。

二是車載高壓氫氣，一是燃料電池空壓機和氫氣回收泵。這個難度不是很大，關鍵是安裝在車低。把多余的氫氣抽回來，我們國內做不到這個泵，主要是日本、德國、美國做的，國內還在研究工作。

以下是深冷液氫的儲運設備。目前正在制作3500和4700液氫儲罐。我們在文昌使用了300立方米，也有固定式和移動式。該設備有兩層結構，內層裝氫，中間抽氫，保溫保冷。鐵路公路運輸液氫的問題也很大，主要是液氫罐。液氫站的另一個重要設備是液氫檢測泵和往復泵。在過去，只有法國、德國和英國在做。這兩種泵都浸泡在液氫中，電極設計非常重要。我們正在開發500升深冷高壓超臨界復合儲氫瓶、深冷抵押液氫瓶，難度不大，主要是保溫控制和保冷。固態儲氫主要采用金屬化合物儲氫。南非和英國開發了這種設備，主要用于叉車和停車，不適合乘用車。德國許多潛艇使用這種技術。中國已在廣東應用，研發國內外高性能儲氫材料。復旦等國內也在做這些工作。儲氫效率高低，但難度不是很大。

雖然中國做了很多工作，但與國外發達國家相比仍存在壓縮機、液氫站閥門、70兆帕車載和道路運行等不足Ⅳ型瓶和50兆帕的管束集裝箱還有很多需要解決的問題。下面我說的國家計劃已經布局研究過了。一是70兆帕高壓加氫站的設計、建設、運行和維護，由通用院、浙江大學和同濟完成。未來中石化將建成1000座，預計到2035年中國將建成1500座加氫站。在氫液化領域，需要進一步解決大規模的氫液化工藝、膨脹機和液氫儲罐。還有一些類似液氫的往復泵，車載已經布局了70兆帕Ⅳ型瓶，70兆帕的瓶口閥。

我們認為，52兆帕的高壓大容器儲氫管束集裝箱的研發取決于公路運輸中的流通、密封結構和瓶口閥，其安全性和耐久性需要進一步突破。管道運輸安全技術問題不大，主要是加氫工藝和摻氫工藝的研究，主要是經濟比較問題。是否有必要根據時間和地點建立管道。

最后，討論了兩個有爭議的問題。一是氫儲運裝備在實施過程中，很多專家都在談論氫脆問題。氫脆的實際問題是一個非常古老的問題。美國、日本、沈陽金屬研究所和合肥研究所長期以來一直深入研究氫環境中金屬材料的損害。首先，氫分子進入原子，原子氫進入內部后發生氫損傷。一是高溫高溫高壓環境，可能產生化纖環境和電鍍環境。常溫高壓下是否有氫脆的問題？長期研究認為，氫脆問題不存在于200度以上溫環境下都不存在。當然，國內外已經研究過常溫70兆帕左右的問題。對于常溫高壓下的氫設備問題，我們不需要考慮在中低壓環境下儲存大量氫。4040年以上沒有問題。國內外也在研究常溫30兆帕以上氫氣環境的問題。我們認為氫原子可能形成并進入金屬，但沒有明確的結論，但我們認為它可能被高估。研究高溫充氫后材料性能退化規律，對比實驗不做高壓。從目前的研究來看，氫在室溫高壓下轉化為氫原子的可能性是存在的，但通用研究所結合超高壓儲氫實驗容器的使用和維護，進行了相關的驗證實驗，沒有明顯的影響。

第二，關于氫技術的經濟性和對碳減排的貢獻，我們認為氫是二次能源，其經濟性應考慮一次能源的消耗。我認為工業副產氫，不排放，與天然氣系統混合使用很好，但產量有限。第二個需要結合CCUS技術，由于環保成本高，電解水氫主要是電源，如果氫不合適，氫是未來的發展方向，如果在偏遠地區使用可再生能源，可以并網或儲存可能進一步突破，如果使用可再生能源電解水難度較高。

建設安全高效的基礎設施也是一個重大問題，中短距離管道輸送具有200公里以內的意義。源頭上沒有大規模氫氣，輸電比輸氫更方便。還有另一條路線認為氫輸送是不安全的，提出了二氧化碳加氫汽油技術路線。如果氨分解的氫在末端消耗能量，也不合適，氨本身的安全性比氫更不安全，不安全，所以氨氫路線也被討論。

二是二氧化碳在加氫過程中會消耗能量，然后如果端直接燃燒，對碳減排沒有貢獻，二氧化碳只是作為載體的循環。事實上，我可以告訴你，只要氫的輸送過程得到很好的控制，它就是非常安全的。我認為未來使用純氫更安全、更可靠。

(注:本文根據現場速記整理，未經演講者審核)

中國工程院院士陳學東：中國氫能儲運設備技術進展的主要內容已經完成！