WNEVC 2022 | 山东重工孙少军：加速氢能成长，迈向零碳未来

由中国科学技术协会、北京市人民政府、海南省人民政府、科技部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局联合主办的第四届世界新能源汽车大会(WNEVC 2022)于8月26日至28日在北京和海南线上线下举办。其中，北京会场位于北京经济技术开发区艺创国际会展中心。

会议由中国汽车工程学会等单位主办，将以“碳中和愿景下的全电动化与全球合作”为主题，邀请全球政产学研各界代表共同探讨。大会将包括20多场会议，13，000平方米的技术展览和许多同期活动。200多位政府高级领导人、海外机构官员、全球商界领袖、学者和行业专家将出席会议并发表演讲。

其中，中国机械工业集团有限公司副总经理兼总工程师、中国工程院院士陈在8月26日举行的“氢能与燃料电池汽车商业化”主论坛上发表了精彩演讲。

陈院士的主要观点如下:

(1)氢能是能源转化的重要载体，也是二氧化碳排放高峰时实现碳中和的重要解决方案之一。欧美氢燃料电池产业链逐渐形成，我国在京津冀、长三角、粤港澳等地也逐渐形成了大规模的产业集群。

(2)氢能储运设备的可靠制造技术是产业发展急需解决的瓶颈问题。我国在低温液氢储运设备和加压固体储氢设备的设计制造方面取得了很大进步，但在储氢储运设备的可靠性制造方面还存在很多不足。

(3)在氢能储运装备方面，中国将重点发展70MPa高压加氢站设计、制造和运维领域的关键技术和装备研制，大型氢气液化技术和关键装备研制，液氢潜水泵/往复泵/阀等装备研制，车载供氢设备设计、制造和维护，52MPa高压大容量储氢管束容器研制，纯氢和掺氢天然气管道输送技术。

(4)供行业参考的几个问题:常温高压氢脆可能被高估；目前，地方政府对氢能利用的局限性认识不足；氨氢聚变路线需要进一步讨论，纯氢路线可能更安全。

以下为现场演讲:

各位专家、各位同事，大家下午好，我给大家做一个关于我国氢气储运进展的报告。我的报告分为三部分。第一部分介绍了我国发展氢能的背景。氢能是能源转化的重要载体，也是二氧化碳排放高峰时实现碳中和的解决方案。日本、美国、欧盟等国家的氢燃料电池技术产业链逐渐形成，我国的相关产业链也发展迅速，在京津冀、长三角、粤港澳等地形成了一定的产业集群。

2020年以来，国务院办公厅以及国家发改委、科技部等多个部门制定了许多政策，支持多元化氢能应用生态建设，推动全产业链技术创新，推进关键技术。近年来，清华大学李俊院士和北航王云鹏院士在工程院做了氢能装备的战略研究，我负责氢能储运的研究。

第二部分介绍了氢能储运设备的主要技术进展。氢能产业链与机械密切相关。这里说的I型气瓶是金属容器，用于加氢站，不用于汽车。ⅱ型和ⅲ型是四面的，ⅳ型是四面塑料的，还有灌装用的压缩机，阀门，密封等。如何突破这些氢能技术，也是氢能产业持续突破的瓶颈问题。

常温高压的气态氢、低温压力的工业氢、低温压力的超临界氢和压力下的固态氢储存。我展示的美国、挪威、韩国都发现有人员伤亡的火灾事故，所以首先要了解材料的损伤机理和设备的损伤情况。

材料和设备在高温高压环境下会发生氢腐蚀和氢损伤，而在常温低压环境下不易发生。主要问题是瓶子存放的容器。一种集装箱存储分为多层集装箱和单层集装箱。美国已经研制出100 MPa以下的容器，浙江大学也在研究。

第二个设备也有高压气态氢化的问题。美国和德国制造的隔膜式和压力泵式，以及离子液体式压机，和中国制造的隔膜式压机。我们做的45 MPa的正好可以用在35 MPa的瓶子里。赫德利现在已经开发了120 MPa，已经运行了三年。我们和同济大学金属所一起研发了90 MPa的压缩机，所以我觉得压缩机的压力不是主要问题，主要是可靠性问题。

还有氢气供应管道。以前美韩主要是做的比较好，70 MPa的能力，寿命可靠性高。合肥院在做高压阀门，35 MPa没问题，甚至更高的压力也在研发中。美国造了ⅳ型集装箱，成本高，效率低。合肥院正在研发52 MPa管束容器，未来应该可以和国际水平相媲美。

还有管道氢气输送，分为纯氢气和天然气混氢气。长输管道输氢压力不超过20 MPa，长输管道压力更高。应该是美国提出来的，把多余的工业副产品氢气掺进去。他们认为5%到15%没问题，间接起到了碳减排的作用。

另一种车载高压设备是储氢瓶瓶口组合阀。加拿大和德国开发了70 MPa型瓶的瓶口阀，难度很大。电池调节流速并结合多种功能。目前我国只做35 MPa以下的瓶，现在沈阳已经开发出III型瓶，安……合肥院、山东澳洋、郭芙氢能正在开发70 MPa气瓶。目前正在进行各项性能测试，相信不久的将来会有突破。此外，高压储氢瓶和阀门的试验和评价装置只要按欧盟的规定上路，就必须通过氢和燃料电池汽车和GTR13的安全技术法规，以氢为介质进行压力循环试验、温度循环和过热效应条件下的安全性。压力参数指标目前国内最高，可在70 MPa和90 MPa系统上进行循环实验。这个实验设备已经得到了丰田的认可。

第二辆车使用氢气作为高压，第一辆车是燃料电池空气压缩机和氢气循环泵。这个不是很难，关键是安装在车内，噪音低。把多余的氢气抽回来，这个泵我们国内做不出来，主要是日本德国美国，国内还在研究。

下面介绍低温液氢的储运设备。目前正在制造3500和4700液氢储罐。我们做了300立方米的设备在文昌使用，也有固定和移动设备。这个设备有两层结构，内层是氢气，中间是抽氢，还需要隔热保冷。还有就是液氢的大型铁路公路运输问题，主要是液氢的储罐。液氢站还有一个重要的设备，就是液氢检查泵和往复泵。过去，只有法国、德国和英国制造它们。这两种泵都要浸在液氢中，所以电极设计非常重要。我们正在研制一个500升的低温高压超临界复合储氢瓶，低温液态储氢瓶，抵押液态储氢瓶，难度不是很大，主要是保温控制和保冷。固体储氢主要是利用金属化合物来储氢。南非和英国开发了这种设备，主要用于叉车和停车。不适合乘用车。德国很多潜艇都使用这种技术。中国在广东有应用，高性能储氢材料的研发现在国内外都在做，国内像复旦这样的公司也在做这些工作。储氢效率有高有低，但难度不是很大。

虽然我国做了大量工作，但与国外发达国家相比仍有不足，如压缩机、液氢站的阀门、运行在车辆和公路上的70 MPa IV瓶、50 MPa管束容器等。我下面提到的国家计划已经布置好了，正在研究。一个是70 MPa高压加氢站的设计、建设和运维，由总院、浙大、同济正在做。未来中石化计划建设1000座加氢站，预计到2035年全国加氢站将达到1500座。在氢气液化领域，大型氢气液化流程、膨胀机、液氢储罐等都需要进一步解决。还有一些类似液氢的往复泵在攻关，车上有70 MPa的IV瓶和70 MPa的瓶口阀。

我们认为52 MPa高压大容器储氢管束容器的研发依赖于公路运输中的循环，密封结构和瓶口阀门需要连接，其安全性和耐久性需要进一步突破。管道输送没有大的安全技术问题，主要是加氢工艺和混氢工艺的研究，主要是经济性比较。是否需要建设管道，是根据时间和地点来研究的。

最后，讨论了两个有争议的问题。一个是很多专家在储氢和运输设备的实施过程中谈到氢脆。氢脆的实际问题是一个非常古老的问题。美国、日本、沈阳金属所和合肥院已经对金属材料的损伤进行了深入的研究……氢环境中的als。第一，氢分子必须进入原子，原子氢进入内部后会发生氢损伤。一个是高温，高温高压环境。此外，还可能产生化纤环境和电镀环境。常温高压下有氢脆的问题吗？长期的研究表明，在200度以上的温度下，甚至在升高的温度下，氢脆的问题都不存在。当然，室温达到70 MPa左右是否会有这个问题，国内外都有研究。氢气设备在常温高压下的问题，在中低压环境下储存大量氢气，我们不需要考虑这个问题。服役40年以上的没有问题。国内外也在研究室温30 MPa以上的氢气环境问题。我们认为它可能是由氢原子形成并进入金属的，但对于膨胀速度还没有明确的结论，但我们认为可能高估了。研究了高温充氢后材料性能的退化规律，并进行了无高压对比实验。从目前的研究情况来看，在常温高压下将氢转化为氢原子是可能的，但总院结合超高压储氢实验容器的使用和维护进行了相关验证实验，至今未发现明显影响。

其次，关于氢能的技术经济性及其对碳减排的贡献，我们认为氢气是二次能源，其经济性要考虑一次能源的消耗。我认为利用工业副产氢气用于天然气系统掺杂是好的，但产量有限。其次，需要结合CCUS技术，因为环保成本比较高。电解水产生氢气主要是电的来源。如果煤电生产的氢气不适合，现在生产的氢气才是未来的发展方向。可再生能源产生的电如果用在偏远的地方，更有可能并网或者储存起来，如果用可再生能源电解水就更难了。

建设安全高效的基础设施也是一大课题，短距离管道运输有一定意义，200公里以内。长途运输也是在源头没有大规模的氢气，电力输送比氢气输送更方便。现在又有一条路线，认为氢气运输不安全，提出了氨氢融合、二氧化碳加氢制汽油的技术路线。如果最后氨分解的氢气消耗能量，也是不合适的，而且氨本身的安全性比氢气更不安全，所以也讨论了氨氢路线。

第二是二氧化碳在加氢的过程中会消耗能量，然后如果直接在末端燃烧，对碳减排没有贡献，二氧化碳只是作为载体的一个循环。其实我可以告诉你，只要控制好，氢的运输过程是非常安全的。我觉得以后大家用纯氢会更安全可靠。谢谢你。

(注:本文根据现场速记整理，未经发言人审核。)由中国科学技术协会、北京市人民政府、海南省人民政府、科技部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局联合主办的第四届世界新能源汽车大会(WNEVC 2022)于8月26日至28日在北京和海南线上线下举办。其中，北京会场位于北京经济技术开发区艺创国际会展中心。

会议由中国汽车工程学会等单位主办，将以“碳中和愿景下的全电动化与全球合作”为主题，邀请全球政产学研各界代表共同探讨。会议……ence将包括20多个会议，13，000平方米的技术展览和许多并行活动。200多位政府高级领导人、海外机构官员、全球商界领袖、学者和行业专家将出席会议并发表演讲。

其中，中国机械工业集团有限公司副总经理兼总工程师、中国工程院院士陈在8月26日举行的“氢能与燃料电池汽车商业化”主论坛上发表了精彩演讲。

陈院士的主要观点如下:

(1)氢能是能源转化的重要载体，也是二氧化碳排放高峰时实现碳中和的重要解决方案之一。欧美氢燃料电池产业链逐渐形成，我国在京津冀、长三角、粤港澳等地也逐渐形成了大规模的产业集群。

(2)氢能储运设备的可靠制造技术是产业发展急需解决的瓶颈问题。我国在低温液氢储运设备和加压固体储氢设备的设计制造方面取得了很大进步，但在储氢储运设备的可靠性制造方面还存在很多不足。

(3)在氢能储运装备方面，中国将重点发展70MPa高压加氢站设计、制造和运维领域的关键技术和装备研制，大型氢气液化技术和关键装备研制，液氢潜水泵/往复泵/阀等装备研制，车载供氢设备设计、制造和维护，52MPa高压大容量储氢管束容器研制，纯氢和掺氢天然气管道输送技术。

(4)供行业参考的几个问题:常温高压氢脆可能被高估；目前，地方政府对氢能利用的局限性认识不足；氨氢聚变路线需要进一步讨论，纯氢路线可能更安全。

以下为现场演讲:

各位专家、各位同事，大家下午好，我给大家做一个关于我国氢气储运进展的报告。我的报告分为三部分。第一部分介绍了我国发展氢能的背景。氢能是能源转化的重要载体，也是二氧化碳排放高峰时实现碳中和的解决方案。日本、美国、欧盟等国家的氢燃料电池技术产业链逐渐形成，我国的相关产业链也发展迅速，在京津冀、长三角、粤港澳等地形成了一定的产业集群。

2020年以来，国务院办公厅以及国家发改委、科技部等多个部门制定了许多政策，支持多元化氢能应用生态建设，推动全产业链技术创新，推进关键技术。近年来，清华大学李俊院士和北航王云鹏院士在工程院做了氢能装备的战略研究，我负责氢能储运的研究。

第二部分介绍了氢能储运设备的主要技术进展。氢能产业链与机械密切相关。这里说的I型气瓶是金属容器，用于加氢站，不用于汽车。ⅱ型和ⅲ型是四面的，ⅳ型是四面塑料的，还有灌装用的压缩机，阀门，密封等。如何突破这些氢能技术，也是氢能产业持续突破的瓶颈问题。

常温高压的气态氢、低温压力的工业氢、低温压力的超临界氢和压力下的固态氢储存。我展示的美国、挪威、韩国都发现有人员伤亡的火灾事故，所以首先要了解材料的损伤机理和设备的损伤情况。

材料和设备在高温高压环境下会发生氢腐蚀和氢损伤，而在常温低压环境下不易发生。主要问题是瓶子存放的容器。一种集装箱存储分为多层集装箱和单层集装箱。美国已经研制出100 MPa以下的容器，浙江大学也在研究。

第二个设备也有高压气态氢化的问题。美国和德国制造的隔膜式和压力泵式，以及离子液体式压机，和中国制造的隔膜式压机。我们做的45 MPa的正好可以用在35 MPa的瓶子里。赫德利现在已经开发了120 MPa，已经运行了三年。我们和同济大学金属所一起研发了90 MPa的压缩机，所以我觉得压缩机的压力不是主要问题，主要是可靠性问题。

还有氢气供应管道。以前美韩主要是做的比较好，70 MPa的能力，寿命可靠性高。合肥院在做高压阀门，35 MPa没问题，甚至更高的压力也在研发中。美国造了ⅳ型集装箱，成本高，效率低。合肥院正在研发52 MPa管束容器，未来应该可以和国际水平相媲美。

还有管道氢气输送，分为纯氢气和天然气混氢气。长输管道输氢压力不超过20 MPa，长输管道压力更高。应该是美国提出来的，把多余的工业副产品氢气掺进去。他们认为5%到15%没问题，间接起到了碳减排的作用。

另一种车载高压设备是储氢瓶瓶口组合阀。加拿大和德国开发了70 MPa型瓶的瓶口阀，难度很大。电池调节流速并结合多种功能。目前我国只做35 MPa以下的瓶，现在沈阳已经开发出III型瓶，安……合肥院、山东澳洋、郭芙氢能正在开发70 MPa气瓶。目前正在进行各项性能测试，相信不久的将来会有突破。此外，高压储氢瓶和阀门的试验和评价装置只要按欧盟的规定上路，就必须通过氢和燃料电池汽车和GTR13的安全技术法规，以氢为介质进行压力循环试验、温度循环和过热效应条件下的安全性。压力参数指标目前国内最高，可在70 MPa和90 MPa系统上进行循环实验。这个实验设备已经得到了丰田的认可。

第二辆车使用氢气作为高压，第一辆车是燃料电池空气压缩机和氢气循环泵。这个不是很难，关键是安装在车内，噪音低。把多余的氢气抽回来，这个泵我们国内做不出来，主要是日本德国美国，国内还在研究。

下面介绍低温液氢的储运设备。目前正在制造3500和4700液氢储罐。我们做了300立方米的设备在文昌使用，也有固定和移动设备。这个设备有两层结构，内层是氢气，中间是抽氢，还需要隔热保冷。还有就是液氢的大型铁路公路运输问题，主要是液氢的储罐。液氢站还有一个重要的设备，就是液氢检查泵和往复泵。过去，只有法国、德国和英国制造它们。这两种泵都要浸在液氢中，所以电极设计非常重要。我们正在研制一个500升的低温高压超临界复合储氢瓶，低温液态储氢瓶，抵押液态储氢瓶，难度不是很大，主要是保温控制和保冷。固体储氢主要是利用金属化合物来储氢。南非和英国开发了这种设备，主要用于叉车和停车。不适合乘用车。德国很多潜艇都使用这种技术。中国在广东有应用，高性能储氢材料的研发现在国内外都在做，国内像复旦这样的公司也在做这些工作。储氢效率有高有低，但难度不是很大。

虽然我国做了大量工作，但与国外发达国家相比仍有不足，如压缩机、液氢站的阀门、运行在车辆和公路上的70 MPa IV瓶、50 MPa管束容器等。我下面提到的国家计划已经布置好了，正在研究。一个是70 MPa高压加氢站的设计、建设和运维，由总院、浙大、同济正在做。未来中石化计划建设1000座加氢站，预计到2035年全国加氢站将达到1500座。在氢气液化领域，大型氢气液化流程、膨胀机、液氢储罐等都需要进一步解决。还有一些类似液氢的往复泵在攻关，车上有70 MPa的IV瓶和70 MPa的瓶口阀。

我们认为52 MPa高压大容器储氢管束容器的研发依赖于公路运输中的循环，密封结构和瓶口阀门需要连接，其安全性和耐久性需要进一步突破。管道输送没有大的安全技术问题，主要是加氢工艺和混氢工艺的研究，主要是经济性比较。是否需要建设管道，是根据时间和地点来研究的。

最后，讨论了两个有争议的问题。一个是很多专家在储氢和运输设备的实施过程中谈到氢脆。氢脆的实际问题是一个非常古老的问题。美国、日本、沈阳金属所和合肥院已经对金属材料的损伤进行了深入的研究……氢环境中的als。第一，氢分子必须进入原子，原子氢进入内部后会发生氢损伤。一个是高温，高温高压环境。此外，还可能产生化纤环境和电镀环境。常温高压下有氢脆的问题吗？长期的研究表明，在200度以上的温度下，甚至在升高的温度下，氢脆的问题都不存在。当然，室温达到70 MPa左右是否会有这个问题，国内外都有研究。氢气设备在常温高压下的问题，在中低压环境下储存大量氢气，我们不需要考虑这个问题。服役40年以上的没有问题。国内外也在研究室温30 MPa以上的氢气环境问题。我们认为它可能是由氢原子形成并进入金属的，但对于膨胀速度还没有明确的结论，但我们认为可能高估了。研究了高温充氢后材料性能的退化规律，并进行了无高压对比实验。从目前的研究情况来看，在常温高压下将氢转化为氢原子是可能的，但总院结合超高压储氢实验容器的使用和维护进行了相关验证实验，至今未发现明显影响。

其次，关于氢能的技术经济性及其对碳减排的贡献，我们认为氢气是二次能源，其经济性要考虑一次能源的消耗。我认为利用工业副产氢气用于天然气系统掺杂是好的，但产量有限。其次，需要结合CCUS技术，因为环保成本比较高。电解水产生氢气主要是电的来源。如果煤电生产的氢气不适合，现在生产的氢气才是未来的发展方向。可再生能源产生的电如果用在偏远的地方，更有可能并网或者储存起来，如果用可再生能源电解水就更难了。

建设安全高效的基础设施也是一大课题，短距离管道运输有一定意义，200公里以内。长途运输也是在源头没有大规模的氢气，电力输送比氢气输送更方便。现在又有一条路线，认为氢气运输不安全，提出了氨氢融合、二氧化碳加氢制汽油的技术路线。如果最后氨分解的氢气消耗能量，也是不合适的，而且氨本身的安全性比氢气更不安全，所以也讨论了氨氢路线。

第二是二氧化碳在加氢的过程中会消耗能量，然后如果直接在末端燃烧，对碳减排没有贡献，二氧化碳只是作为载体的一个循环。其实我可以告诉你，只要控制好，氢的运输过程是非常安全的。我觉得以后大家用纯氢会更安全可靠。谢谢你。

(注:本文根据现场速记整理，未经发言人审核。)

标签：北京中国重汽

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