中国储能网讯：氢储运是破解氢能供需错配的关键环节，安全高效输送和存储导致的高成本约占氢能全产业链成本的50%[1]。因此，加快推动安全、经济、高效的氢能储运技术研发和示范，对氢能产业发展至关重要[2]。2023年底，英国发布《氢生产交付路线图》[3]和《氢输运和存储网络发展路径》[4]，通过多举措支持氢储运基础设施网络建设。本文梳理了近期全球氢储运项目的最新进展，并从影响氢储运项目部署的政策和技术角度出发分析了主要经济体相关的战略举措以及氢储运关键技术的研发动向。

  一、全球氢储运项目部署概况

  由于应用场景的多样性，尚无一种储运氢技术可以满足所有场景的应用需求，所有技术均具有其细分市场。各项技术的成熟度水平、成本和适用场景均存在差异。氢储运可根据资源禀赋、应用模式与形式灵活调整，整体构建出现场制氢、区域内短途氢运输和长距离氢运输网络等三种氢供应链。多形式储运筑成灵活高效的全球氢供应网络。氢可以通过三种运输载体（管道、轮船或卡车）以多种形态在全球范围内储运（氢气、液氢、有机液态氢（LOHC）、氨、甲醇、去程运载液化天然气和回程运载液态CO2的两用船以及固态储氢）。全球各地氢储运方式需要综合运输距离、地理位置和终端应用等因素来决策最佳的储运解决方案。

  根据IEA统计，截止到2023年10月，全球氢储运示范相关项目共252项[5]，包括纯氢管道（104项）、天然气管道掺氢（31项）、地下储氢（40项）和港口氢基设施（77项）。其中，2020以来典型的氢储运示范项目共15项，以有机液态氢载体储氢和天然气管道掺氢基础设施建设为主。

  日本和欧洲为有机液态氢载体储氢的代表性国家和地区。MCH（甲基环己烷）是最有潜力的有机氢载体。2020年日本和文莱建立的基于MCH的示范项目正式投入运营。氢气在文莱的加氢厂通过化学反应将氢和甲苯转化为MCH。MCH通过海上运输送到日本，在川崎的脱氢工厂，再次转换成氢和甲苯。2022年日本首次利用现有炼油设施开展MCH脱氢示范项目。由于炼油厂临近发电厂、钢铁厂和石化厂等大型消费区，且不需要大规模投资，使其具有国内外氢供应的巨大潜力。由于MCH能量损失大，可达到35%—40%，日本和沙特合作开展以氨为载体的液氢储运。2020年，沙特阿美和沙特基础工业公司合作，向日本输送了世界首批低碳氨，并于2022年获得了世界首个低碳氨的产品认证。2021年，全球最大的工业级有机液态氢载体绿氢工厂在德国CHEMPARK Dormagen落成，并于2023年开始运营[6]，该工厂使用苯甲苯作为LOHC载体介质，通过将LOHC加氢过程中产生的热能回收至蒸汽管网，有效整合到现场的能源系统中，从而大幅提升LOHC循环的整体能效。2023年7月，中国化学建投公司联合氢阳公司打造的全球首套常温常压有机液体储氢加注全球首套常温常压有机液体储氢加注一体化示范项目全流程贯通。

  当氢气通过管道运输达到规模经济时，将成为最经济的氢气运输选择，尤其是在2000至2500千米的长距离情况下。据估计，50%的跨境氢运输通过管道进行[7]。但其建设更具挑战性，尤其是当跨越不同的司法管辖区时。欧洲为氢气管道运输的典型代表地区。北欧地区由于丰富的风能资源，适合风电制氢；而北非、中东地区有丰富的日照资源，适合光伏制氢。据统计，目前全球纯氢管道总长度约5000千米。欧洲计划2025—2031年建成31060千米的氢气管道，实现到2040年，氢管道达到53000千米，其中40%是新建氢气管道，60%依靠原本天然气管道的改造。目前，中国输氢管道建设仍处于起步阶段。中国氢气管道里程约400公里，在用管道仅有1/4左右，已建成氢气管道多是用于短距离的工业用氢传输。2023年，我国首条“西氢东送”输氢管道示范工程被纳入国家规划。全长400多公里，是我国首条跨省区、大规模、长距离的纯氢输送管道。管道一期运力10万吨/年，预留50万吨/年的远期提升潜力。同时，将在沿线多地预留端口，便于接入潜在氢源。管道建成后有望替代京津冀地区现有的化石能源制氢，大力缓解我国绿氢供需错配的问题。

  在氢能管道发展初期、基础设施尚不完善的情况下，各国积极探索了天然气管道掺氢输送。欧盟的NaturallHy、荷兰的VG2、法国的GRHYD、英国的HyDeploy等项目相继开展了不同掺氢比的天然气管道掺氢试验。近期，中国已启动多个掺氢天然气管道示范项目，包括张家口和广东的海底掺氢管道项目。2023年，中国石油在宁夏银川宁东地区的天然气掺氢管道示范项目中，成功实现了最高24%的氢气掺入比例，并且该系统在100天内安全且稳定地运行。

  二、主要经济体发展氢储运基础设施的战略举措

  近年来，主要国家通过更新或发布氢战略，在氢储运体系构建方面提出了明确规划，并调整和优化氢储运相关法律和监管框架，促进氢储运体系发展。

  美国政府通过2021年底制定的《基础设施投资和就业法案》，大力支持氢能源基础设施的建设，包括加氢站的建设和氢气生产设施的扩张，以降低生产成本，增强氢能技术的溢出效应。欧盟在2022年修订的跨欧洲能源网络（TEN-E）条例扩展了对氢气基础设施的支持，旨在加强欧盟国家之间的能源基础设施连接。根据此条例，设定了三个氢气优先走廊：西欧氢气互联、中东欧和东南欧氢气互联，以及波罗的海能源市场的氢气互联计划，进一步促进了氢气传输和供应网络的发展。2023年3月，欧盟能源部长们就一系列氢能法律措施达成共识，并同意在与欧洲议会协商一致后正式采纳这些措施。这些法律包括推动竞争性氢气市场的发展，解除氢气传输限制，并通过激励措施促进天然气基础设施改造及跨境基础设施投资，以支持欧盟能源转型和清洁能源技术发展。日本在2023年新《氢能基本战略》提出未来10年建设3个大型氢中心、5个中型氢中心，在港口地区发展氢能枢纽，通过推动国际氢贸易以建立国际氢供应链。德国在2023年新《国家氢能战略》中提出，将构建本国-欧盟-欧盟外国家3层氢网络，确保氢能长距离规模化输送。中国的首条跨区域氢气管道已被纳入其2023年发布的《全国油气管网建设实施计划》。

  三、氢储运关键技术研发进展

  从低压到高压、气态到多相态是氢储运技术的未来发展方向。突破50MPa气态运输用氢气瓶的技术限制，研究长寿命高效的有机液体储运氢技术，以及高密度轻质固态氢储运是氢储运技术的重点。本文重点分析近期以来上述氢储运技术研究取得的重要进展。

  高压气态储氢技术的发展主要取决于压力容器的技术水平和生产工艺。特别是在高压临氢环境中使用的抗氢脆新材料和低溶氢、高稳定性材料研发。2024年2月，德国马克斯普朗克智能研究所等团队[8]开发出一种硼氢化镁框架，该框架具有小孔隙和部分带负电荷的非平坦内部，用于吸收氢和氮。研究表明，在环境压力下，密集堆积的氢可以稳定在小孔隙材料中。5月，东南大学研究团队[9]通过将氢以纳米级有序氢化物的形式均匀分散在稳定的玻璃壳中，实现了金属氢系统的显著性能提升，实现屈服强度提升了44%以及塑性应变从接近零增加到超过70%。

  液态有机氢载体是液氢技术的核心。受置于储氢性能、脱氢反应温度及能耗偏高、脱氢催化剂研发难度大的制约。2023年6月，德国莱布尼茨催化研究所和中国哈尔滨工业大学的研究团队[10]共同提出了一种部分可逆且碳中和的氢储存和释放系统。该系统基于甲酰胺的双重功能作用，以小分子铁钳复合物为催化剂，表现出良好的稳定性和可重复性，且具有高效的生产能力。在10 次充放电循环周期内，实现了超过70%的氢释放效率和超过99%的氢选择性。

  固态储氢依赖于储氢材料的开发和利用。储氢密度高、成本低、使用条件温和循环寿命长的固态储氢材料。提升储氢材料的吸放氢速率。2024年1月，西安工业大学和新南威尔士大学研究人员[11]将一系列杂原子掺杂石墨烯负载的Ca单原子碳纳米材料设计为高效的非解离固态储氢材料，建立了广义设计原则。并本征描述符具有筛选出最佳双掺杂石墨烯负载Ca单原子储氢材料的预测能力。研究发现双掺杂材料的储氢能力远高于单掺杂材料，超过了目前最好的碳基储氢材料。4月，中国复旦大学研究人员[12]开发了一种稳定的太阳能驱动的氢化镁可逆储氢系统。通过对单相Mg2Ni（Cu）合金进行原子重构，成功整合了光热和催化效应，从而在3.5 W/cm−2的光照强度下，实现6.1 wt.%的氢可逆容量和95%的容量保持率。

  此外，在地下储氢方面，澳大利亚国立大学研究团队[13]采用在耗尽的碳氢化合物储藏库中注入含氢的天然气的技术，探索氢气存储技术的可行性和地质甲烷化过程。通过285天的现场试验，实现了84.3%的氢气回收率，表明该储存方式在技术上是可行的。研究还发现，在微生物的作用下，氢气和二氧化碳被转化为甲烷，且生产速率达到了0.26毫摩每升每小时。