氢能发展已经上升为国家战略，氢能是唯一可同时用于交通、储能、发电、分布式冷热电联供和工业生产制造等多领域的绿色能源，将对实现我国碳中和大战略起到重要作用。

   在氢能应用中，液氢储运运量更大、纯度高、充装更快、占地更小，成为面对未来更大加氢需求下的更优选择。据预计，2025年整个液氢的占比只有5%，但到2060年液氢的占比有可能达到40%。也就是说，随着氢的需求逐渐增大，液氢的技术路线会起到重要作用。

液氢更经济实用

   从储能的角度来看，液氢可以与绿氢相结合，支持氢能车辆长距离运输，这样能把绿氢的清洁能源属性更好地发挥出来。

   液氢要想应用于用户端的整个链条中，首先是要实现氢气的液化。全世界氢气液化的分布主要在北美，总产能达到400吨/日；欧洲的总产能是20吨/日；日本相对来说氢能发展快速，总产能可达到30吨/日；而中国目前主要还是在航天领域，单套产能是1.5吨/日，单套产能5吨/日的设备还在研制中。

   氢能大规模应用时，储氢密度是关键性经济指标之一。液氢储氢密度高、工作压力低、安全性好。

   在储运方面，液氢储运经济性更好，同时液氢还有氢气纯度高、增加氢燃料电池寿命及电量、液态储氢量大、加氢站占地面积小等优点。

   在液氢储运方面，目前国际上液氢球罐已达到3500 立方米以上，主要用于液氢工厂和航天发射场；液氢槽车达到360立方米，广泛应用于液氢储运。

   2019年12月11日，全球首艘液氢运输船在日本下水，该船全长116米，宽19米，排水量约8000吨，使用1250立方米的真空隔热双壳结构液化氢储罐。川崎重工曾表示，液氢运输船力争2030年前后实现商用化。

   2020年，日本川崎重工宣布完成10000 立方米存储容量（约710吨重）的球形液化氢储罐的基本设计，包括在神户机场上建设了2500立方米的液氢储罐。

   我国已开发300立方米移动式和固定式液氢储罐，并成功应用于航天发射场，而大型液氢球罐和民用液氢槽车也已开始研制。

   在氢能加注方面，目前全球400多座加氢站中有1/3以上为液氢加氢站，以美国居多，其次是日本，都具备液氢储存气态70MPa加注能力。

   国内已具备35MPa/70MPa气氢加氢站自主研发和建造能力，虽然液氢加氢站建设还处于起步阶段，但我国氢能应用规模市场前景广阔。

加快关键核心技术突破

   中国氢气液化发展情况受制于核心技术。由于技术门槛很高，目前国内真正在使用的氢气液化装置只有林德和法液空。由于国外企业全面掌握了关键技术，对国内企业来说氢气液化长时间处于技术封锁的状态。

   基于现有的应用案例，我们可以看到，在更大规模的液氢存储方面，采用球罐的方式是未来必然的发展趋势。虽然我国在液氢存储方面发布了团体标准，但是针对球罐以及液氢罐车的标准仍然缺失，希望随着液氢大规模应用的铺开，相应团体标准、国家标准会得到建立。

   很显然，无论是氢气液化，还是液氢储运，我国都相对滞后。不过可喜的是，国内已经开始研制大型液氢球罐和民用液氢槽车；加上国家科技部已经连续三年发布液氢相关的重点研发计划项目，各地政府和企业也积极结合当地资源推进液氢项目产业落地，预计到2035年，国内将出现高压气氢储运、液氢储运和管道储运等多种氢气储运形式并存的局面。

   安全是氢能产业绕不过去的话题。国际上已实现液氢风险定量分析评估，建立了较为全面的技术规范和标准体系；国内已发布航天发射场用液氢、液氢包装贮存运输要求等三项规范，但亟需建立和逐步完善民用液氢标准体系。

   目前，我国《氢能汽车用燃料液氢》《液氢生产系统技术规范》和《液氢贮存和运输技术要求》三项标准已报批，同时正积极准备《液氢国际标准》提案。

   此外，相关单位组织完成了《固定式真空绝热液氢压力容器与项目技术要求》征集意见稿，规定了固定式真空绝热液氢压力容器的材料、设计、制造、检验等方面的基本安全技术要求。

   2021年3月26日，住房和城乡建设部发布了关于《加氢站技术规范》GB50516-2010（2021年版)局部修订的公告，自2021年5月起实施，增加了液氢罐车和液氢罐式集装箱运输、液氢管路和液氢存储等技术规范。

推动液氢技术转化应用

   中科院理化技术研究所是国内唯一一个综合性低温科学与技术研究机构，并拥有航天低温推进剂国家重点实验室，于1956年率先在国内实现氢液化，在此基础上实现了更低温区的氦液化，并从此在低温领域进行长期深耕。

   经过多年深耕，理化所依次突破了核心技术、关键装备、工程应用和产业转换，经过两代院士、四代科学家60年的坚守，目前已经实现了系列化的低温装备的国产化和商业化，也得到了国内同行的肯定；特别是在知识产权方面已形成自己核心专利池；还积极参与了国家液氢标准的修订，为液氢产业化应用打下了坚实的基础。

   当前，国家对于液氢这条技术路线正在着力布局。在2020年“1.8专项”、广东省新能源液氢项目以及2021年有关的氢能专项中，都开始进行液氢技术路线的布局。理化所正致力于打通全国产业化液氢制取装备的全技术链条，实现5吨/日液氢工厂建设，打造1000公斤/日液氢加氢站。

   为了推进液氢应用转化，理化所推动成立了中科富海公司，目的是打造世界上第三个国际化低温制冷系统研发制造基地、低温工程承包商及工业气体提供商。

   目前，中科富海以北京为研发总部，正在沿着江浙一带的气体公司以及中山的制造基地进行全国布局，当前公司估值15亿元，2021年销售额超3亿元，并完成了A轮融资。

   通过从上游到中游液氢的制取、储运再到下游，我们希望在未来3~5年实现液氢产业链示范；在未来5~10年逐渐壮大成熟，实现绿氢一系列的应用。■

（作者系中国科学院理化技术研究所研究员，郑金武根据2021高工氢电年会上的报告整理）