干货收藏：氢能产业百问百答

Q81：什么情况下会造成液氢的损失？

A：由于液氢沸点很低、气化潜热小（0.45kJ/g），因此，液氢的温度与外界的温度存在巨大的温差，稍有热量从外界渗入容器，即可造成液氢的快速沸腾而损失。

Q82：液氢怎么储存？

A：液氢通常储存在绝热的密封储罐内。储罐分为大型站用储罐，中型运输储罐和车用储罐。

Q83：液氢加注的方法是什么？

A：使用汽化器汽化后再压缩机加压后加注；使用液氢泵加压后汽化，不使用压缩机而直接加注；或是利用液氢储罐和车载氢罐之间的压差或液氢泵压送得方法直接加注液氢。

Q84：液态氢气储罐的组成是什么？

A：液态氢储罐，用于储存液态氢的低温容器。一般由内胆，外壳体，绝热结构及连接用机械构件，测量仪表，安全设施，液、气注入和排出配管，附件等组成。

Q85：液氢的输送方式是什么？

A：液氢一般采用车辆或船舶运输，液氢生产厂至用户较远时，可以把液氢装在专用低温绝热槽罐内，放在卡车、机车、船舶或者飞机上运输。这是一种既能满足较大输氢量又比较快速、经济的运氢方法。另外液氢还可以使用管道输送。

Q86：液氢运输过程中的关键设备是什么？

A：液氢槽车是关键设备，常用水平放置的圆筒形低温绝热槽罐。汽车用液氢储罐其存储液氢的容量可以达到100m3。铁路用特殊大容量的槽车甚至可运输120~200m3的液氢。

Q87：氢气有哪些制取方法?

A：常用的制氢方法有：各种矿物燃料制氢、电解水制氢、生物质制氢、其他合氢物质制氢、各种化工过程副产氢气的回收等。各种矿物燃料制氢是最主要的制氢方法，但其储量有限，且制氢过程会对环境造成污染。

Q 88：灰氢、绿氢、蓝氢从制备环节的区别是什么？

A：所谓的灰氢，是指煤炭、天然气、化工工厂等碳基能源制备的氢，由于在制备环节有二氧化碳排放的，没有实现低碳，把这种氢定义为灰氢，当前全球主要制氢产能都属于灰氢。蓝氢，是在灰氢的制备过程采用“无碳”技术手段，实现零碳排放，需要二氧化碳的捕捉、利用和封存相关技术支撑，实现蓝氢需要技术的突破发展。水电解制氢是“无碳”制氢技术，同时电力是通过太阳能、水电、风能等可再生能源和核能发电获得，可实现制氢的无碳、绿色，这种氢被称为绿氢，实现绿氢主要受制于可再生能源发电技术和水电解槽技术发展。

Q89：电解水制氢的原理是什么？

A：电解水制氢，在由电极、电解质与隔膜组成的电解槽中，在电解质水溶液中通入电流，水电解后，在阴极产生氢气，在阳极产生氧气。

Q90：化石原料制氢的原理是什么？

A：化石原料制氢，化石原料目前主要指天然气、石油和煤，其他还有页岩气和可燃冰等。天然气、页岩气和可燃冰的主要成分是甲烷。甲烷水蒸气重整制氢是目前采用最多的制氢技术。煤气化制氢是以煤在蒸汽条件下气化产生含氢和一氧化碳的合成气，合成气经变换和分离制得氢。由于石油量少，现在很少用石油重整制氢。

Q91：我国各种制氢技术的成本有多高？

A：主要制氢方式的氢气成本中，煤制氢成本最低，约8～10元/kgH2，其中CAPEX占比接近50%，燃料成本占15%～20%。天然气制氢成本约12元/kgH2，其中燃料成本是成本构成的主要部分，占比达45%～75%。电网制氢因电价过高，经济可行度较低，且我国以煤电为主的特点使电网制氢的碳排放强度大，单位质量氢气碳排放为天然气制氢的3倍以上。可再生能源制氢成本约20元/kgH2，电的成本占总成本约60%，CAPEX占约34%。

除此之外，预计大规模的工业尾气制氢的氢气成本约为11.3元/kgH2，6000m3/h制氢规模的甲醇制氢，在甲醇价格为3元/kg的情况下的氢气成本约21.3元/kgH2。整体而言，制氢成本的顺序为：煤制氢＜工业尾气制氢＜天然气制氢＜可再生能源制氢＜甲醇制氢＜电网制氢。

Q92：电费占电解水制氢比例是多少？

A：电费占整个水电解制氢生产费用的80%左右，因此水电解制氢成本的关键在于耗能问题。存在两条降成本途径：一是降低电解过程中的能耗，可通过开发PEM（质子交换膜电解）及SOEC（固体氧化物电解）技术来实现；二是采用低成本电力为制氢原料，关键在于依靠光伏和风电的发展。以大工业电价均价0.61元/kW·h计算，当前电解水制氢的成本为3.69元/Nm3。

当用电价格低于0.50元/kW·h时，电解水制备的氢气成本才可与汽油相当。光伏系统发电成本0.5930元/kWh，风电度电成本约为0.3656元/kWh，且在未来仍有一定的下降空间。

Q93：哪一种电解水制氢与风电光伏匹配？

A：电解水制氢主要分为AWE、固体聚合物PEM水电解，固体聚合物阴离子交换膜（AEM）水电解、固体氧化物（SOE）水电解。其中，AWE是最早工业化的水电解技术，已有数十年的应用经验，最为成熟；PEM电解水技术近年来产业化发展迅速，SOE水电解技术处于初步示范阶段，而AEM水电解研究刚起步。

从时间尺度上看，AWE技术在解决近期可再生能源的消纳方面易于快速部署和应用；但从技术角度看，PEM电解水技术的电流密度高、电解槽体积小、运行灵活、利于快速变载，与风电、光伏（发电的波动性和随机性较大）具有良好的匹配性。随着PEM电解槽的推广应用，其成本有望快速下降，必然是未来5~10a的发展趋势。SOE、AEM水电解的发展则取决于相关材料技术的突破情况。

Q94：为什么越过电网就近电制氢不可行？

A：目前，电解水制氢成本中70%以上为电费，当到户电价在0.3元/千瓦时左右时，其成本已接近于传统化石能源制氢。但是，越过电网就近下电制氢本质上不可行。曾有研究者提出，基于成本考虑，可以尝试在水电站附近就近制氢，避免电网输送等费用。但实际上，无论是从法规监管角度，还是从运输的经济性角度看，该思路均不可行。电力法及相关法律法规已明确规定用电企业应通过电网接入用电，直接通过发电企业供电违反电力法相关规定；在运输方面，水电站均位于偏远地区，大规模氢气运输在经济上和技术上均不可行。

Q95：天然气制氢在什么条件下比煤制氢便宜？

A：天然气制氢的特点在于流程短，投资低，运行稳定。煤制氢的特点在于流程长，投资高，运行相对复杂，因煤炭价格相对较低，制氢成本低。当制氢规模低于5万Nm3/h时，煤制氢的氢气成本中固定资产折旧成本高，与天然气制氢相比没有优势。当制氢规模大于5万Nm3/h，煤制氢成本中固定资产折旧成本较低，其氢气成本具有竞争能力。制氢规模越大，煤制氢路线的成本优势越明显。

Q96：天然气水蒸气重整制氢燃料占生产成本比例如何？

A：天然气水蒸汽重整制氢需吸收大量的热，制氢过程能耗高，燃料成本占生产成本的50-70%。天然气催化部分氧化制合成气，相比传统的蒸汽重整方法比，该过程能耗低，采用极其廉价的耐火材料堆砌反应器，但天然气催化部分氧化制氢因大量纯氧而增加了昂贵的空分装置投资和制氧成本。

采用高温无机陶瓷透氧膜作为天然气催化部分氧化的反应器，将廉价制氧与天然气催化部分氧化制氢结合同时进行。初步技术经济评估结果表明，同常规生产过程相比，其装置投资将降低约25——30%，生产成本将降低30-50%。

Q97：碳价达到什么水平时灰氢与绿氢成本可以持平？

A：电解槽设备成本随着技术进步和规模化，将在2030年前下降60%-80%，其制氢系统的耗电量和运维成本也将随之降低。随着可再生能源发电成本的降低，5-10年内，电解水制氢成本将降至20元/千克以内，具备经济性。按照目前碳配额试行市场40元/吨的交易价格计算，煤制氢需要增加0.1元/立方米的氢气碳配额成本。因此，当碳配额交易价格达到200元/吨时，绿氢成本将和灰氢持平。

Q98：长管拖车运氢适用于哪种运输场景？

A：当运输距离为50km时，氢气的运输成本为4.9元/kg；随着运输距离的增加，长管拖车运输成本逐渐上升，当距离500km时运输成本近22元/kg，所以考虑到经济性问题，长管拖车运氢一般适用于200km内的短距离和运量较少的运输场景。

Q99：3年来国内一共卖出多少辆氢燃料电池汽车？

A： 2018年，燃料电池汽车产销量均为1527辆。2019年，燃料电池汽车迎来较大发展，产销分别完成2833辆和2737辆，同比增长85.5%、79.2%。

然而，在新能源汽车产销增速迅猛的2020年，燃料电池汽车的产销却出现了大幅下滑，仅仅完成1199辆、1177辆，分别同比下降57.5%、56.8%。直到今年前5个月，其产销量仍未停止下滑，分别完成188辆、270辆，同比下降47.3%、44.1%。其中，5月的产销甚至跌至个位数。