編者按：在SNEC展如火如荼期間，也有一場氫能會議火熱舉行，這就是在上海浦東嘉里大酒店舉行的第五屆（2023）國際氫能與燃料電池技術和裝備及應用（上海）大會。5月25日，22名業內專家針對氫能產業發表了獨到觀點。國際能源網/氫能匯(微信公眾號：h2-2005)以氫金融、電解槽等為主題，分兩期發送專家的觀點紀要。這是下篇。
第四篇章：氫儲運材料、技術新方向
在國際氫能與燃料電池技術和裝備及應用（上海）大會上，來自上海交通大學、北京天海、北京星翼、中集安瑞科的4位專家為儲氫材料和技術提供了新的方案。
氫應用擴張的一條通路：固態鎂基儲氫
上海交通大學材料科學與工程學院鄒建新教授帶來的報告名為《高容量固態鎂基儲氫材料在氫能領域中的應用》，重點介紹了鎂基儲氫材料，以及它在氫能領域的應用。
上海交通大學材料科學與工程學院教授 鄒建新
固態儲氫的原理是把氫存儲到鎂當中，一個鎂原子可以帶兩個氫原子，變成氫化鎂，在用氫時通過加熱的方式把氫釋放出來，也可以通過加水的方式把水當中的氫也置換出來，加水是一次性使用方法，產氫量可以加倍。
鄒建新介紹說，團隊在實驗室里面研發生產工藝之后，已經建設了中試生產線，在上海臨港建設了一個年產10噸左右氫化鎂粉末的生產線，年產10噸，高產氫密度15.2%，可長期存儲，主要是在無人機、備用電源方面應用。另外還有一條多孔鎂基儲氫生產線，年產100噸。
團隊還研發了大型儲運氫的罐體，已在南通建設了一個大型儲運氫罐體的測試基地，做了很多測試，單罐可以實現12個小時內吸放氫達到75公斤以上。在儲氫罐的基礎上組裝成大型的儲運氫車，是12個罐體組合，儲運氫能力達1噸，它可以實現常溫低壓下的儲運，它有進化能力，可以實現遠程控制。
團隊和中石化、寶武等集團，共同制定了團體標準，《鎂基氫化物固態儲運氫系統技術要求》，近期在很多地方進行了測試，包括路測和加氫站測試，都安全完成吸放氫。它的主要優勢是運輸能力非常強，單車可以運1噸氫氣，加氫能力非常大，占地比較小。另外團隊也對運輸過程中固態材料遇到振動、加速、減速、碰撞等等情況可能產生的應率問題進行了防范，以確保安全。
鄒建新重點介紹了和寶武集團合作的項目，這一名叫“氫行者”的項目剛剛獲得巴黎國際博覽會的金獎。裝置附帶太陽能板和撬裝裝置，通過光伏發電，進行電解水制氫，制氫以后直接存儲到鎂基固態儲氫裝置。用時可以把氫直接釋放出來為車輛進行加氫。
鄒建新對這一技術前景進行展望時說，這一技術既可以儲能，可以用來供氫，也可以給氫能汽車家庭用氫，甚至工業用氫方面獲得應用。而且動力系統方面將來可能和內燃機或者固態氧化物燃料電池進行結合，產生的廢熱可以用來給鎂基固態儲氫裝置放氫，這樣可以實現高效率、高安全的動力系統。
IV儲氫瓶生產目前在國內依舊是重點
北京天海氫能裝備有限公司總經理張增營分享了車載高壓儲氫技術的應用。他介紹說，現階段在車載儲氫領域比較成熟的還是高壓儲氫。
北京天海氫能裝備有限公司總經理 張增營
上世紀50年代開始出現的I型瓶為全鋼瓶；70年代出現了鋼內膽玻璃纖維環形纏繞，也就是Ⅱ型瓶；80年代出現了鋁內膽碳纖維全纏繞的III型瓶；90年代出現了塑料內膽碳纖維全纏繞的高壓氣瓶，也就是IV型瓶。發展趨勢也是重量越來越輕，目前還有無內膽的V型瓶，正在研發試用階段。
現在國外基本70兆帕的儲氫氣瓶都是IV型瓶。國內目前以III型瓶為主，從2016年開始有企業陸續開展IV型瓶的研究。他介紹說IV型瓶技術難點主要包括塑料內膽的材料選擇和成型；內膽與金屬閥座的平口密封連接技術；纖維的帶壓纏繞、浮層設計和工藝技術。其中內膽與金屬閥座的連接是一項關鍵技術，連接部位容易因疲勞而產生泄漏，北京天海也研發了獨特的密封結構，已申請了專利。
北京天海是國內氣體儲運裝備的龍頭企業，主要負責氫能儲運裝備的設計制造，是國內首家取得了70兆帕大容積氫氣瓶許可認證的企業，在北京冬奧會上有140輛車氫燃料客車都是用的天海70兆帕的產品，并且在冬奧會上的火炬供氫系統也是采用70兆帕的產品進行供氫的。天海的III型瓶目前從70升-450升，供應壓力有35兆帕和70兆帕兩種，覆蓋了不同車型、多種氫系統的應用。對于IV型瓶北京天海是從2016年開始進行了自主研發，已經建成了一條國際水平的IV型瓶國際生產線，目前已經實現了IV型瓶的量產銷售。
不同的“站”配置不同的“樁”
北京星翼空間技術有限公司研發中心負責人趙亞杰分享了氫能源領域不同應用場景下壓縮機的選擇經驗。他介紹說，氫能源產業壓縮機主要四部分，隔膜式壓縮機、無油活塞式壓縮機、液驅活塞式壓縮機、離子液壓縮機。趙亞杰分別介紹了四種壓縮機的優勢和劣勢。
北京星翼空間技術有限公司研發中心負責人 趙亞杰
他提供了經過調研得出的一組數據，對于母站來講，壓縮機的條件一般是1.2-1.8兆帕；流量主要是200、500、1000、2000標方的，排氣條件是20兆帕的長管拖車是壓縮機要達到22兆帕，30兆帕要達到32兆帕，IV型瓶要達到75兆帕。
壓縮機是加氫站產生故障的第二大因素，他認為在不同的站應該用不同的壓縮機。“針對于加氫母站、加氫子站、制加一體站，我們認為隔膜壓縮機比較適合加氫母站，液驅壓縮機比較適合加氫子站，制加一體站我們認為適合用液驅。”
他以星翼空間為不同加氫站配置不同壓縮機為例介紹了壓縮機的合理應用。星翼空間成立于2019年，是專業壓縮機企業，既可以做隔膜壓縮機、活塞壓縮機，也可以做液驅壓縮機。
超前思考助力液驅氫氣壓縮機開發
中集安瑞科氫能增壓研究中心孫洪濤主任介紹了“液驅氫氣壓縮機的研發與應用”。他認為，基于加氫站核心設備上的應用，對加氫站用的壓縮機進行分析，主要是在運用選型方面關注的有八個關鍵因素：單泵最大排量、壓縮級數、氣體污染、維護周期、采購成本、維護成本、運行溫度、單位能耗。
中集安瑞科氫能增壓研究中心主任 孫洪濤
他說，目前隔膜壓縮機和液驅壓縮機項目應用比在國內大概在六四分，60%左右是隔膜壓縮機，40%是液驅壓縮機，這是因為國情現實情況導致的，因為目前國內加氫站排氣壓力主流是在45兆帕，這個領域里兩種類型的優勢還不是特別明顯。但是在70兆帕都是液驅壓縮機，因為隔膜壓縮機膜片在大壓力、大排量的發展方向上面技術難度較高。
正是基于這種思考，上海安瑞科公司專注于液驅氫氣壓縮機的研發，主要通過四個方面進行關鍵技術的研究，包括液驅增壓技術、超高壓組合密封、氣液隔離技術、比例換向。
在液驅增壓技術上，通過壓力的選擇和氣液增壓比的匹配，單個增壓器排量就已經達到500公斤，理論上的驅動功率是42千瓦，下降非常明顯。以這個產品為基礎，通過并聯或者串聯的靈活配置形式，可以覆蓋到從500公斤-1000公斤壓縮機的應用。
第五篇章：氫能產業將在綜合性發展中提速
5月25日，國際氫能與燃料電池技術和裝備及應用（上海）大會在上海嘉里大飯店召開，來自上海氫器時代、佛山環境與能源研究院和同濟大學的3位專家，為氫能產業綜合化發展提供了路徑方案。
應用場景綜合化是未來方向
上海氫器時代科技有限公司總工程師吳亮介紹了母公司上海電氣集團對于可再生能源制綠氫及系統解決方案的思考和布局。
上海氫器時代科技有限公司總工程師 吳亮
在堿性電解水裝置方面，已經能夠提供單體產氫量100-2000標方的電解槽。在PEM電解水制氫產品，能夠提供單體5-200標方的電解槽。另外在儲氫罐和壓縮機等儲運領域也有系列化產品推出。 氫燃料電池方面，上海電氣中央研究院目前有三個比較成熟的產品，一個是200千瓦的熱電聯產系統，是110千瓦的燃料電池系統，以及60千瓦的燃料電池車用系統。
在多個產品線的基礎上，上海氫器針對不同場景推出了多個氫能解決方案。
第一個方向是面向交通領域的“氫能制儲加一體化站”的系統解決方案，目前與上海浦江特種氣體合作的奉賢化工園區的聯合示范基地將很快開始投產運行，它的規模是6000公斤每天的產氫規模，這邊的設備我們提供的主要是一臺1500標方每小時的堿性電解槽，包括1.6-90兆帕不同等級的儲氫罐，以及45跟90兆帕兩種等級的隔膜壓縮機。
第二個方向是面對風光大基地提供的“綠氫+儲氫+摻氫燃機”的系統解決方案。這個方案的特點是可以綠氫為媒介，實現大規模、長周期儲能，而且還使用氫儲能和電化學儲能雙重方案，提高儲能的上限。
第三個方向是面向綠色化工領域提供的“綠氫+碳捕集+綠化化工站”系統解決方案。可以為傳統電廠提供“電+氫+化”的解決方案，實現電力調峰和碳減排。對下游的綠色化工廠可以提供綠氫取代灰氫的解決方案，包括化工領域深度脫碳。
第四個方向是面向工業園區的“風光儲氫一體化-冷熱電氫綜合智慧能源供給”系統解決方案。這個方案優勢在于可以提供分布式多聯產，滿足工業園區冷熱電氫用能需求。目前上海氫器在上海閔行工業園區投資打造了風光儲充氫的綜合智慧能源示范。配備了2.1兆瓦的光伏加上2臺5千瓦的風電，3兆瓦的儲能電池，20標方/每小時的PEM電解水制氫裝置，后端配了50公斤的儲氫罐，到后面30千瓦的燃料電池。這個示范項目打通了從綠電到綠氫，到最后下游應用的全產業鏈環節。目前系統已經運行了幾個月，各項數據穩定性都優于設計值。
佛山多元化經驗必須看
佛山環境與能源研究院上海事業部部長鄔佳益帶來的報告是《基于佛山地方實踐淺談氫能產業發展的前景與挑戰》。中國的氫能看佛山，佛山氫能看南海，他介紹了佛山氫能的基本情況和佛山發展經驗。
佛山環境與能源研究院上海事業部部長 鄔佳益
佛山氫能產業鏈比較齊全，目前超過150家的氫能企業，全鏈發展比較順暢。他也講了佛山所面臨的困難。他說：“佛山只不過有些走在了前頭，踩過一些坑，可能大家后面也會面臨。例如在政策范圍內，包括氫能制、儲、運、加等各環節的監管部門，很多城市是住建主管，很多還有應急、城管，不太一樣。大規模液氫項目必須在化工園區。包括道路運輸的限制，節假日運輸的限制，包括液氫上路的限制，目前都還沒有突破。”
“氫能應用已經全面多元化了，不僅僅交通領域，包括建筑、船舶工業領域，而且氫能不單單是燃料電池，也可能是其他形式的利用。而現在圍繞的標準法規體系都是圍繞著交通領域，這還需要得到進一步擴展。舉個例子，比如佛山的渣土車，氫能渣土車跟原來的渣土車可能沒有在政府采購名單里面，或者它的尺寸有些不太一樣，政府就沒法采購。”
另外還共同面對氫能供應保障不足和成本高的問題。“總體來說補貼模式不可持續，未來需要尋找優勢應用場景，打造商業化的模式，也看到越來越多的地方在做這方面，比如像鋼鐵企業形成自己的一個內循環體系，包括上下游協同，去降低成本。”
他提出多條建議，包括探索多元化制氫技術路徑，多元化建站模式，降低氫能儲運成本，基礎設施建設布局要立足實際，創新商業模式，打造多元化應有場景等。
其中在探索多元化制氫技術路徑，他以佛山經驗為例：“首先副產氫資源要盡量盤活，因為副產氫畢竟是現階段經濟性最好的氫氣資源。綠氫，除了陜北資源豐富的地區，它的成本還是比較高的，特別依賴于電價，初期設備投資成本也較高，這塊需要做多元化的制氫路線。包括佛山的天然氣重整，還有在做的甲醇重整，現場制氫加氫一體，需要綜合考慮一個路線，不是每個城市都一定適合某一種路線，都沒有明確的路線。”
氫燃料電池汽車市場破局關鍵
同濟大學王哲教授帶來了“氫燃料電池汽車市場發展面臨的挑戰與破局思考”。
同濟大學教授 王哲
他提供了一組數據：截止到去年年底，全球燃料電池汽車保有量67488輛，我國保有量12306輛，全球排名第三。從2015年到2022年，燃料電池汽車復合增長率超過85%。
2022年底全球814座加氫站投入運營，分布在37個國家和地區。我國已建成274座，2022年共建成22座。加氫站復合增長率超過20%。加氫站的建設是滯后于燃料電池汽車的發展。
他提出了五項建議：一是加速技術創新并商業化。迫切需要增加研發預算和對示范項目的支持，確保氫能關鍵技術盡快商業化。
二是在關鍵應用領域創造需求。目前氫能需求的大部分增長來自煉油和傳統工業，氫很大一部分用在做化肥上，新興應用項目需求增長目前只有4萬噸，雖然比2020年增長了60%，但是數量是非常少的。要重點支持氫能既能支持脫碳又能減少對化石燃料依賴的行業，比如重工業、重型公路運輸和航運。
三是促進電解水制氫成本降低，這是氫能發展的關鍵。目前電解槽產能每年接近8GW，到2030年超過60GW，隨著后面光伏、風電等可再生電的發展，電解水制氫成本也會下降。
四是推進氫能產業的投資建設。要嘗試一些新的基礎設施的領域，比如在制氫領域提升電解槽和碳捕集裝置在制氫過程中的使用率，發展氫專用的基礎設施。提高氫能技術的創新能力，不斷地用、示范，來提高技術的產業化。
五是構建配套的標準、認證和監管體系。
第六篇章：氫安全關注要點 這里有提供
在國際氫能與燃料電池技術和裝備及應用（上海）大會上，有3位專家為氫安全和標準創建提供了意見。
氫的安全性并不差
北京大學李星國教授以《氫氣的儲運及應用關鍵技術及未來發展》發表了演講，他指出 現在儲氫的方式有多種，大體來說有高壓氣體的、液態的、固態的三大類，并分別進行了詳細的對比分析，還對氫能安全問題進行了深入探討。
他在氫能安全問題上廓清了人們的一個誤解。他說：確實要注意安全，但氫沒有我們想象的那樣可怕，氫燃燒得很快，但是氫含量爆炸的可能性比較小。氫含量必須達到18%以上才產生爆炸。而要達到空間內18%的含量并不是非常容易，一是氫氣散逸非常快，二是在密閉空間需要有大量的氫泄漏才能達到這一數字，而在此之前進行干預可以制止。
他說，因為氫本身所具有的特性，它的單位能量小，就起爆點來說，他并不比天然氣更容易起爆，我們可以用管理天然氣的方法來管理氫氣。現在天然氣已經應用在家庭生活中，沒有想象中那么可怕，氫也一樣，將來它會慢慢走入家庭。
他認為，最要緊的是怎么去防范。保證氫的安全性，除了防止泄漏之外，還不能囤積，并保持通風，遠離火花火源，遠離靜電等。
德國萊茵TUV孟昭瑞從第三方視角剖析了電解水制氫系統和綠氫綠氨綜合技術在安全性、可靠性方面的要求。
制氫系統有一個特性，它有產品屬性，本身又是生產系統，同時也是小的化工裝置，所跨級的安全專業非常多，除了本身氫氣本身附帶的安全要求、流程控制所帶來的工藝安全要求，還有機械、電器等安全要求。這些要求如何整合在一起，有比較大的挑戰。即使同樣的防爆評估，在不同的安全環境下，后果影響可能不一樣，所以很難拿一個標準模型說制氫系統是什么配置就能滿足條件，要綜合考慮不同應用場景來論證其風險影響。
綠氫和衍生物與碳排放相關的要求和難點主要表現在，首先是對綠氫、綠氨的定義和最終排放標準值是有多重定義，在不同的地區定義并不相同，一些企業已經拿到了綠氫綠氨的認證，但是當把這些產品賣到國際市場的時候會受到該地區的否定，這就是因為標準未統一。
綠氫和衍生物還有一個特點是，碳排放跟最終的應用場景、使用地點以及生產頻次關聯性很強，也就是說根據相同的標準生產的綠氫和衍生物的碳排放很容易隨時間和地點不同而發生變化。他舉了一個在內蒙的項目為例，在剛開始做初步碳排放評估時發現完美符合綠氫綠氨，但當這個評估一步一步展開，變量一點點輸入，比如冬天特別冷的時候需要蒸汽來保障系統的可靠性以及穩定性，這時候整體的功耗能耗就大幅增加。類似這樣的變量增加之后，產出就無法符合標準。
TUV萊茵目前在制氫領域提供安全和可靠性方面的技術支持，目前在跟一些系統廠商以及多個國家的能源主管機構協同制定一個共同的標準，利用區塊鏈技術以及其他加密協議的方式，來對綠氫、綠氨或者其他衍生物的認證進行可靠性的保證，以便于交易的時候，碳數據是可靠、可信、可交互的。
防爆最重要的是安全意識的提升
德國萊茵工業服務部安全技術總經理張小龍帶來了《加氫站及相關設備防爆技術要求解析及案例分享》。作為一家第三方的檢測認證服務公司，他為與會觀眾講解了氫在防爆層面的注意事項。
德國萊茵工業服務部安全技術總經理 張小龍
他說，“在防爆領域，我們把危險的氣體或者液體會定義為三個組別，分別叫2A組別，2B組別，2C組別，氫是風險最高的，它跟乙炔的等級是一樣高。”
“但是防爆并不是不可能。例如加氫站，其實空氣和氫氣已經存在，這時候更多控制的是現在的點燃風險。在工業領域，包括在制、儲、運這些領域，我們更推崇的是阻止危險環境形成的方式。需要限制危險物質的濃度，也就是如果把它控制在爆炸下限之下，這時候也不會有爆炸的風險。”
控制在爆炸下限之下可以通過很多方式，最重要的是減少危險物質的泄漏，限制危險環境的形成。增加氣體報警的措施，主要包括增加探頭，識別危險物質的泄漏，當達到爆炸下限的時候，整個設備，或者現場的帶電設備或者運動部件，都要進入到停機或者停電的狀態。
在加油站或者加氫站不能避免危險環境的形成，這時候應依據危險區的等級，進行分區配置，將不同等級的防爆設備、安全設備進行配置。他重點講了不同分區應如何配置不同的防爆設備。例如加氫機內部被定義為了1區，在加氫機周邊有一個4.5米半徑的圓柱形的空間，被定義為了2區。所以在加氫機附近，有任何的電氣設備都要考慮防爆的風險，危險環境下用到的設備也都必須要考慮防爆的認證。
他還提到，即使保證了工業現場設備安全，人員同樣是潛在的點燃風險，應通過軟件或者體系的手段，避免由于人員的失誤產生的風險。他認為，最重要的就是人員的培訓，“我們也希望涉氫的同事，跟氫打交道的現場的同事，也有對氫最基本的認識，能讀懂防爆合格證防爆標記，了解危險區域劃分，了解電氣設備的安裝、維檢修，這些是一個整體性的對防爆基礎知識的支持。”
