氫時代加速：綠氫成本下探破解規模化瓶頸

作者 | 中國科學院院士、世界科學院院士唐叔賢

當前，全球能源轉型進程持續深化，氫能作為實現“雙碳”目標的核心能源載體，其戰略價值已形成廣泛共識。隨著制氫技術創新、碳捕集技術突破及多元示范項目落地，氫能產業正從技術驗證邁向商業推廣階段，氫能規模化應用的實現值得期待。

綠氫成本控制 氫能可持續發展的核心前提

綠氫要替代灰氫，成本是關鍵。當前我國綠氫平均成本約為21元/千克，遠高于灰氫價格，但技術創新正快速縮小這一差距。在制氫技術研發領域，核心瓶頸逐步攻克，自動化制氫指揮系統整合項目現場十年的風速數據（每10分鐘采樣一次）、日照數據（每小時采樣一次），并結合未來3小時高精度氣象預報，優化風光儲系統與電解槽配置。

核心設備與材料實現突破，碳化硅（SiC）技術的應用讓制氫電源效率和動態響應速度顯著提升，8英寸車軌級碳化硅單晶制備技術的開發，將進一步推動SiC制氫電源成本的下降，助力規模化應用。電解槽的“多能互補”模式優化成本結構—將堿性（ALK）電解槽與陰離子交換膜（AEM）電解槽組合，既實現綠電利用率最大化，又能進一步降低系統成本。這些技術已在華電達茂期100萬千瓦風光制氫項目中得到驗證，為綠氫規模化降本提供了實踐范例。

顛覆性碳捕集技術 實現快速、低能耗CO?捕集

PCS-OH帶電吸附劑技術，創新性地將帶電離子引入碳捕材料設計，首次實現雙電層理論從液相到固相的突破，破解了傳統CCUS成本高、能耗大的難題。與傳統技術相比，該技術成本降低60%-70%，80℃的低溫脫附工藝可直接利用工廠廢熱，既適用于工業煙氣捕集，也能實現直接空氣捕集，吸附劑采用椰子殼等環保原料，退役后還可作為土壤肥料，制備步驟少，適合批量生產。

當前電廠碳捕集與周邊油田CO?驅油結合的市場需求迫切，CCUS驅油項目可大幅提升油田采收率，實現“碳減排+資源增效”的雙贏目標。PCS-OH帶電吸附劑技術的突破將CO2捕集成本從傳統的400元/噸降至140元/噸，同比降本65%以上；按100萬噸/年CO?產量測算，CCUS驅油項目的CO2捕集成本僅為160元/噸。

優質先行項目 明確氫能產業發展路徑

技術創新與成本下探，最終需要通過項目落地轉化為實際價值。當前，SAF（可持續航空燃料）、純氫管道、天然氣摻氫等示范項目已陸續啟動，為氫能產業的商業化推廣提供了清晰路徑。

綠色航油(SAF）需求旺盛，是未來綠氫消納的重要領域之一。當前國內對SAF摻混比例的政策要求逐步提高，預計2027年，航油中SAF摻混比列將達到5%，對應的綠氫需求將達到61萬噸。傳統SAF合成路線（如利用地溝油、木質纖維素）受原料限制，難以滿足大規模需求，電轉液（PtL/eSAF）路線通過“空中取碳、煙氣捕碳+水中取氫”的技術路徑，具備可擴展性與環保性雙重優勢。按10萬噸/年SAF產能規模測算，“煙氣捕集碳+綠氫”路線的平準化成本低于7000元/噸，“空氣中捕集碳+綠氫”路線的平準化成本約為8800元/噸，遠低于當前1.3-2萬元/噸的市場售價，商業價值顯著。

在氫能儲運領域，氫能長距離運輸是產業發展的關鍵瓶頸，純氫管道是降低運輸成本的最佳方法。華電與港蒙聯合建設的190公里純氫管道示范項目，年輸氫量達20萬噸，已實現上游達茂旗制氫端與下游用氫端的高效連接，完善區域氫能供應鏈，為全國性純氫管網建設提供了“技術模板”。

天然氣摻氫項目的突破為綠氫消納開辟了新場景。我國通過天然氣摻氫比例5%，預計每年可消納75萬噸綠氫，碳減排可達1000萬噸。同時，氫氣的加入還能提升天然氣的燃燒效率，在家庭廚房等狹小空間內更易完全燃燒，避免燃氣浪費。包頭市達茂旗實施的工業天然氣摻燒綠氫示范項目，實現了工業天然氣與綠氫20%的最高摻燒比例，為我國工業領域應用綠氫提供了示范。

自動化制氫系統的智能調控技術、碳化硅技術的效率提升、ALK與AEM電解槽的協同應用、純氫管道的互聯互通、顛覆性碳捕集技術的成本突破，已構成推動氫能全面發展的核心技術矩陣。隨著這些技術規模化應用，綠氫成本將持續下探，全面氫能時代的到來將進一步加速。