我國低溫液態氫儲運技術已實現從0到1的跨越

由中國產業發展促進會氫能分會（簡稱“氫能促進會”）聯合30余家氫能產業龍頭企業和科研院校共同編寫的《中國氫能技術發展研究報告2024》（簡稱《報告》）近日在京發布。

《報告》著眼于我國氫能全產業鏈技術發展現狀與趨勢，圍繞氫能“制儲輸用”各關鍵環節，從技術發展現狀、不同技術路線對比、核心技術與關鍵裝備水平、國內外技術水平比較等方面進行了全面梳理，并立足全球氫能技術前沿發展方向與我國氫能產業發展實際需要，分析并提出了我國氫能全產業鏈各環節關鍵技術發展方向的科學建議。

《報告》指出，低溫液態氫儲運技術體積儲氫密度大，是實現氫氣大規模、長距離儲運的有效途徑之一。大規模氫液化裝備具有技術密集度高、系統集成復雜、運行工況嚴苛、液化過程控制精密等特點。我國氫液化技術發展起步較晚，且液氫裝備制造難度大，技術門檻高，同時國內大型氫液化核心設備受到國外相關貿易政策管制，致使氫液化冷箱等關鍵設備及技術發展滯后。近年來，國內積極開展氫液化系統集成及核心零部件研發，并取得較好成果，液氫裝備國產化替代呈現加速趨勢。

根據《報告》，氫液化一般采用氣體液化循環，一般可分為節流液化循環、氦膨脹制冷液化循環和氫膨脹制冷液化循環3鐘技術路線，其中帶膨脹機的氫液化循環單位能耗較低，應用也更為廣泛。

目前，氫液化裝備主要采用氦膨脹制冷液化循環和氫膨脹制冷液化循環工藝。氦制冷的氫液化裝置難度較低，氫膨脹制冷循環的單位能耗較低，大規模氫液化裝置多采用氫膨脹制冷液化循環工藝。

液氫儲存技術按照是否有外界主動提供能量，可分為被動絕熱和主動絕熱2種路線。被動絕熱技術不依靠外界能量輸入來實現熱量的轉移，該技術主要通過物理結構設計來減少熱量的漏入，從而減少冷量損失，達到絕熱的目的。

常用于液氫儲罐的被動絕熱方式是真空多層絕熱。主動絕熱技術通過采用制冷機主動提供冷量，從而實現與外界的漏熱平衡，進而達到更高水平的絕熱效果。主動絕熱技術常用在一些閃蒸汽的再液化流程中應用。此外，通過主動絕熱技術與被動絕熱技術結合，可以實現低溫液體的零蒸發儲存。

《報告》指出，目前我國低溫液態氫儲運技術已實現從0到1的跨越，并進入加速發展階段。大型氫液化設備正逐步實現成套裝備的國產化，已完成了具備自主知識產權的首套10t/d大型氫液化裝置研制；擁有完全自主知識產權的氦螺桿壓縮機整機效率達到國際先進水平，并在國產氫液化裝置中得到成功應用；國內多家企業與院校已具備氫透平膨脹機獨立設計制造能力；自主研發的正仲氫轉化催化劑性能已達到國際先進水平；總容積為400m3、液氫儲量達25t的首臺商用液氫球罐開工建設；首臺民用40m3液氫槽車順利下線；20000m3級的液態氫運輸船完成設計工作。