由中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會、北京市人民政府、海南省人民政府、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、國家市場監(jiān)督管理總局、國家能源局聯(lián)合主辦的第四屆世界新能源汽車大會(WNEVC 2022)于8月26-28日在北京、海南兩地以線上、線下相結(jié)合的方式召開。其中，北京會場位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的亦創(chuàng)國際會展中心。

　　大會由中國汽車工程學(xué)會等單位承辦，將以“碳中和愿景下的全面電動化與全球合作”為主題，邀請全球各國政產(chǎn)學(xué)研界代表展開研討。本次大會將包含20多場會議、13,000平米技術(shù)展覽及多場同期活動，200多名政府高層領(lǐng)導(dǎo)、海外機(jī)構(gòu)官員、全球企業(yè)領(lǐng)袖、院士及行業(yè)專家等出席大會發(fā)表演講。

　　其中，在8月26日舉辦的主論壇“氫能與燃料電池汽車商業(yè)化”上，中國機(jī)械工業(yè)集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理、總工程師，中國工程院院士陳學(xué)東發(fā)表精彩演講。

　　陳學(xué)東院士主要觀點(diǎn)如下：

　　(1)氫能是能源轉(zhuǎn)型的重要載體，也是實(shí)現(xiàn)碳中和碳達(dá)峰的重要解決方案之一，歐美等國的氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成，我國在京津冀、長三角、粵港澳等地逐步形成規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)集群。

　　(2)氫能儲運(yùn)裝備可靠性制造技術(shù)，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需破解的瓶頸難題。中國在深冷液態(tài)氫能儲運(yùn)裝備、帶壓固態(tài)儲氫裝備的設(shè)計(jì)制造等方面取得長足進(jìn)步，但在氫能儲運(yùn)裝備可靠性制造方面仍存在諸多不足。

　　(3)在氫能儲運(yùn)裝備方面，中國將重點(diǎn)突破70MPa高壓加氫站設(shè)計(jì)制造及運(yùn)行維護(hù)、氫氣大規(guī)模液化工藝與關(guān)鍵裝備研制、液氫潛液泵/往復(fù)泵/閥門等裝備研制、車載供氫裝備設(shè)計(jì)制造與維護(hù)、52MPa高壓大容量儲氫管束集裝箱研發(fā)、純氫與摻氫天然氣管道輸送技術(shù)等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)與裝備研制。

　　(4)幾個(gè)問題供行業(yè)參考：常溫高壓下氫脆問題可能被高估;目前地方政府對氫能利用的局限性認(rèn)識不足;氨-氫融合路線需要進(jìn)一步探討，純氫路線可能更安全。

　　以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實(shí)錄：

　　尊敬的各位專家各位同行，下午好，向大家做一個(gè)報(bào)告是中國氫能儲運(yùn)進(jìn)展。我的報(bào)告分三個(gè)部分，第一部分介紹一下氫能在我們國家使用的背景問題。氫能是能源轉(zhuǎn)型的重要載體，也是實(shí)現(xiàn)碳中和碳達(dá)峰的解決方案，日本、美國、歐盟等國家的氫能燃料電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成，我們國家的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈也快速發(fā)展，已經(jīng)在京津冀、長三角、粵港澳形成一定的產(chǎn)業(yè)集群。

　　從2020年開始，國務(wù)院辦公廳，以及發(fā)改委、科技部很多部門制定了很多政策支持構(gòu)建多元化的氫能應(yīng)用生態(tài)，推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)核心技術(shù)攻關(guān)。最近幾年清華大學(xué)李駿院士和北航王云鵬院士在工程院做氫動力裝備的戰(zhàn)略研究，我是負(fù)責(zé)氫能儲運(yùn)的研究。

　　第二部分介紹一下氫能儲運(yùn)裝備的主要技術(shù)進(jìn)展情況。氫能產(chǎn)業(yè)鏈跟機(jī)械還是密切相關(guān)的，這里講到的Ⅰ型氣瓶是金屬容器，在加氫站用，車上用不上。Ⅱ型和Ⅲ型是全環(huán)繞，Ⅳ型是塑料的全環(huán)繞，還有壓縮機(jī)加注用的，還有閥門、密封件等，如何突破這些氫能的技術(shù)也是氫能產(chǎn)業(yè)繼續(xù)突破的瓶頸難題。

　　常溫高壓氣態(tài)氫、深冷常壓液態(tài)氫，深冷高壓超臨界氫，帶壓固態(tài)儲氫，我這個(gè)顯示的美國、挪威、韓國都發(fā)現(xiàn)過著火事故，都有人員傷亡，因此首先了解材料的損傷機(jī)制以及設(shè)備的損傷。

　　在高溫高壓環(huán)境下材料和設(shè)備會發(fā)生氫腐蝕、氫損傷，當(dāng)然在常溫中低壓環(huán)境下是不太容易發(fā)生的。主要是儲瓶的容器問題，一種是容器儲存分多層容器和單層容器，美國先后研制出到100兆帕的容器，浙江大學(xué)也在研究。

　　第二個(gè)設(shè)備還有高壓氣態(tài)加氫的問題，美國跟德國搞的隔膜式的，壓泵式的，還有離子液體式壓機(jī)，中國做的膜式壓機(jī)，我們做的45兆帕的，正好可以用在35兆帕的瓶上。海德利現(xiàn)在研發(fā)出120兆帕的，現(xiàn)在已經(jīng)運(yùn)行了三年。我們和同濟(jì)大學(xué)金屬所在研制90兆帕的壓縮機(jī)，因此我覺得壓縮機(jī)的壓力高低不是主要問題，主要問題還是可靠性。

　　還有供氫管線，過去主要是美國、韓國做得比較好，可以做到70兆帕，壽命可靠性比較高。合肥院正在做高壓的閥門，35兆帕沒問題，再高的壓力正在研制過程當(dāng)中。美國已經(jīng)做出了Ⅳ型的管束集裝箱，成本比較高，效率比較低。合肥院正在研制52兆帕管束集裝箱，研制出來以后將來應(yīng)該跟國際上水平相當(dāng)。

　　還有管道輸氫，分純氫和天然氣摻氫。長距離的管線輸氫壓力不超過20兆帕，長距離的管線壓力更高一點(diǎn)，應(yīng)該是美國提出來把多余的工業(yè)副產(chǎn)氫摻到里面，它們認(rèn)為5%到15%是沒有問題的，間接起到碳減排的作用。

　　再一個(gè)車載高壓用的設(shè)備，就是儲氫瓶瓶口組合閥，加拿大和德國研制出70兆帕的Ⅳ型瓶的瓶口閥，這是很難的，電池調(diào)流量，多功能結(jié)合在一起。目前我們國家只做出來35兆帕以下的，現(xiàn)在沈陽已經(jīng)研制出Ⅲ型瓶，合肥院、山東奧揚(yáng)、國富氫能正在研發(fā)70兆帕的，目前正在進(jìn)行各項(xiàng)性能的考核，相信不久的將來會有突破。另外高壓儲氫瓶和閥門測試評價(jià)裝置，按照歐盟的規(guī)定只要上路就要經(jīng)過氫和燃料電池汽車安全技術(shù)法規(guī)，GTR13的考核，用氫氣作為介質(zhì)進(jìn)行壓力循環(huán)測試、溫度循環(huán)和過熱效應(yīng)條件下的安全性?，F(xiàn)在壓力參數(shù)指標(biāo)是在國內(nèi)上最高，可以對70兆帕和90兆帕的系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝備已經(jīng)得到了豐田的認(rèn)可。

　　第二個(gè)車載高壓用氫，一個(gè)是燃料電池空壓機(jī)和氫氣再循環(huán)泵。這個(gè)難度不是很大，關(guān)鍵在于裝在車上要噪聲低。把多余的氫氣抽回來，這個(gè)泵我們國內(nèi)做不了，主要是日本、德國和美國在做，國內(nèi)還是在研究工作。

　　下面介紹一下深冷液體氫的儲運(yùn)裝備。目前3500、4700的液氫儲罐都在做。我們做了300立方米的在文昌使用，也有固定式和移動式的，這個(gè)設(shè)備兩層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層裝氫，中間抽氫，還要絕熱保冷。還有較大規(guī)模的鐵路公路運(yùn)輸液氫的問題，這主要是液氫的罐箱。液氫站里面還有一個(gè)重要的設(shè)備就是液氫檢驗(yàn)泵和往復(fù)泵，過去只有法國和德國、英國在做，這兩種泵都要浸泡在液態(tài)氫里面，電極設(shè)計(jì)很重要。深冷高壓超臨界復(fù)合儲氫瓶，深冷、抵押液氫瓶，我們正在研制500升的，從難度上不是很大，主要是絕熱控制和保冷的問題。固態(tài)儲氫主要用金屬化合物儲氫，南非和英國已經(jīng)開發(fā)了這樣的裝備，主要用于叉車和泊車，在乘用車上不太合適，德國很多潛艇用這種技術(shù)。中國在廣東有應(yīng)用，研發(fā)高性能儲氫材料現(xiàn)在在國內(nèi)外做的工作，國內(nèi)像復(fù)旦也在做這些工作，儲氫效率有高有低，但是難度并不是十分大。

　　中國盡管已經(jīng)做了很多工作，但是跟國外發(fā)達(dá)國家比還存在不足，像壓縮機(jī)，還有液氫站里面的閥門，車載和公路運(yùn)行的70兆帕的Ⅳ型瓶和50兆帕的管束集裝箱還是有許多需要攻關(guān)的。以下我說的國家計(jì)劃已經(jīng)布局研究了，一個(gè)是70兆帕的高壓加氫站設(shè)計(jì)建造及運(yùn)行維護(hù)，是通用院、浙大、同濟(jì)在做。未來中石化準(zhǔn)備建1000座，預(yù)計(jì)到2035年中國的加氫站到1500座。在氫液化這塊，大規(guī)模的氫液化工藝，膨脹機(jī)，液氫儲罐這些東西需要進(jìn)一步解決。還有一些類似液氫的往復(fù)泵在攻關(guān)，還有車載這塊的已經(jīng)布局了70兆帕Ⅳ型瓶，70兆帕的瓶口閥。

　　我們認(rèn)為52兆帕的高壓大容器儲氫管束集裝箱研發(fā)，它在公路運(yùn)輸中要看流轉(zhuǎn)，在密封結(jié)構(gòu)，在瓶口閥這塊需要連接，它的安全性和耐久性需要進(jìn)一步突破。管道運(yùn)輸沒有什么太大安全技術(shù)難題，主要是加氫工藝，摻氫工藝的研究，主要是經(jīng)濟(jì)性比較問題，有沒有必要建立管道是因時(shí)因地研究的。

　　最后討論兩個(gè)有爭議的問題，一個(gè)是氫儲運(yùn)裝備在實(shí)施過程中很多專家都在說氫脆問題。實(shí)際氫脆問題是一個(gè)很古老的問題，美國、日本，以及沈陽金屬所、合肥院對金屬材料在氫環(huán)境下的損傷問題早就進(jìn)行了深入研究，首先要?dú)錃獾姆肿舆M(jìn)入原子，原子氫進(jìn)入內(nèi)部以后發(fā)生氫損傷。一種是高溫高溫高壓環(huán)境，另外化纖環(huán)境、電鍍的環(huán)境都可能產(chǎn)生，還有常溫高壓下到底有沒有氫脆的問題呢?長期的研究認(rèn)為在200度以上，甚至升溫環(huán)境下，氫脆問題是不存在的。當(dāng)然常溫到了70兆帕左右的問題會不會有這個(gè)問題，國內(nèi)外已經(jīng)做了研究。常溫高壓下的氫設(shè)備問題，我們中低壓環(huán)境下很多氫的儲存不需要考慮這個(gè)問題的。服役時(shí)間超過40年的也沒有問題產(chǎn)生。對于常溫30兆帕以上的氫氣環(huán)境下的問題國內(nèi)外也在研究，我們認(rèn)為有可能是由氫原子形成并進(jìn)入金屬內(nèi)部，但是擴(kuò)展速度怎么樣，沒有明確的結(jié)論，但是我們覺得有可能會高估。在高溫充氫之后的研究材料性能退化規(guī)律，還有對比實(shí)驗(yàn)的沒有做高壓情況下去做。從目前的研究情況看，在常溫高壓下，氫氣轉(zhuǎn)化為氫原子的可能性是存在的，但是通用院結(jié)合超高壓儲氫實(shí)驗(yàn)容器的使用維護(hù)，開展了相關(guān)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，目前沒有發(fā)現(xiàn)很明確的影響。

　　第二關(guān)于氫能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和對碳減排的貢獻(xiàn)，我們認(rèn)為氫是二次能源，其經(jīng)濟(jì)性要考慮一次能源的消費(fèi)量。我認(rèn)為工業(yè)副產(chǎn)氫，不要排放掉，用于摻雜在天然氣系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用的話很好，但是產(chǎn)量有限。第二個(gè)需要結(jié)合CCUS技術(shù)，因?yàn)榄h(huán)保成本比較高的，電解水制氫主要是電的來源，如果煤電產(chǎn)生的氫不太合適，產(chǎn)生的氫是未來的發(fā)展方向，假如在偏遠(yuǎn)地方用可再生能源產(chǎn)生的電，能夠并網(wǎng)或者儲存起來可能進(jìn)一步突破的可能性更好，假如用可再生能源電解水的話這個(gè)難度也是比較高的。

　　構(gòu)建安全高效的基礎(chǔ)設(shè)施也是重大的問題，中短距離的管道輸送是有一定意義的，200公里以內(nèi)。長距離的輸送也是源頭上沒有大規(guī)模的氫，輸電比輸氫更方便?，F(xiàn)在還有另外一種路線，認(rèn)為氫輸送是不安全的提出了氨氫融合，以二氧化碳加氫制汽油技術(shù)路線。假如在末端把氨分解的氫消耗能源，也是不合適的，而且氨本身的安全性比氫更加不安全，不是更安全的，所以氨氫路線也是探討。

　　第二是二氧化碳加氫過程中會耗能，然后假如在末端直接燃燒的話對碳減排沒有什么貢獻(xiàn)，二氧化碳只是作為載體的循環(huán)而已。事實(shí)上我可以告訴大家氫的輸送過程只要控制的好是很安全的，我覺得還是將來大家用純氫更安全，更可靠，謝謝大家。