中国科学院理化技术研究所谢秀娟：液氢工厂规模化发展战略

液氢是氢能产业中重要的发展路线，近三年来，随着液氢的发展，全球在液氢方面都开始做重点布局。但国内液氢发展被卡脖子技术限制，氢液化设备成本、运行成本以及到储运和加注的成本居高不下。

在2024第四届世纪氢能与燃料电池大会论坛上，中国科学院理化技术研究所研究员谢秀娟博士作了关于《液氢工厂规模化发展战略与产业应用》主题演讲。
谢秀娟博士从三个方面分享了液氢发展情况。

一、液氢工厂在国内外发展现状
谢秀娟博士表示，对于液氢技术链条，如何获得廉价的液氢是核心。当前世界上液氢主要产能集中在北美，接近480吨/天，欧洲总产能33吨/天，日本产能60吨/天。在近几年氢能产业发展的背景下，国内液氢也开始突飞猛进地发展，逐步从0达到15吨/天的民用规模。
氢液化气是液氢技术链条中的关键装备，美国是最大的氢液化器生产和应用的国家，当前主流的氢液化器规模为10-30吨。国内氢液化装备早期应用与航空航天领域，其中只有一套是国产，剩下3套是法液空的产品。但2021年至今落地了5套氢液化装备，国产氢液化器已经突破了1.5-5吨/天，单套大于5吨/天以上的装备正在研制突破中，在国内氢能驱动下，液氢氢液化器正处于示范井喷的阶段。
谢秀娟博士介绍，中科院理化所在1956年首次实现氢液化，1959年实现氦液化，依次突破包括膨胀剂、板翅式换热器等系列的关键技术。取得了一系列里程碑事件。
第一个里程碑事件，2022年1月1.5吨/天全国产化液氢化系统出口加拿大，这是首次拥有自有技术的成熟产品销向海外。
第二个里程碑事件，2022年12月首套民用并且获得生产许可的1.5吨氢液化气的成功生产，液氢可以作为商品在市场进行销售的买卖。

2024年3月8日，实现了氦制冷循环的5吨/天的氢液化气全线的打通，液化率达到了5.17吨每天，电耗总的能效比达到的是12.98，整个氢液化成本大幅度降低。

二、国家重点专项支持
谢秀娟博士表示，依托国家重点专项支持，目前正在进行液氢制取、储运与加注关键装备技术链条的突破。去年，国内首台民用的液氢罐车成功下线，1吨液氢存储型加氢站，预计在6月竣工开始进入整体的调试阶段。
谢博士将氢液化流程与国际进行了同类对比，目前生产5吨液氢能耗大概在12度电左右，国际上的整体预期为在50吨、100吨到150吨时，消耗能量为6度电，而我们的理论预期能够达到4度电，并随着技术的不断成熟、规模的不断扩大，整体能耗一剂理论极限能耗都具有非常好低成本优势。
目前我国国内液氢的总产能不到北美的3%，发展空间巨大，从2021年-2025年“十四五”期间在国内重点项目的支持下液氢工厂正处于一个示范井喷的发展期。谢博士指出，只有真正把核心技术掌握在自己手里，才能够打破国际的技术垄断。

三、液氢产业链的应用
谢博士介绍，2016-2020之间是技术的发展和自主可控的储备期，在2020-2023年这三年逐渐实现了国内的示范发展，到2025年整个链条示范成功以后技术开始不断地壮大，预期到2030年在5吨级的工业级的液氢发展将逐渐走向成熟期。
目前国内液氢在交通领域和航天领域应用较多。交通领域，液氢重卡，液氢商用车是发展的主要方向，特别是在高速的固定的路线或者是在一个固定的场景往返的矿山车，液氢叉车在美国应用比较广泛。在航天航空领域，除了航天应用，在航空领域也采用液氢储存方式的商用飞机已经开始开发。
在国家重点项目的布局下，我国液氢已慢慢实现了1.5吨、5吨到未来10吨的系列化发展，预计到2025年，工业级液氢工厂将真正实现民用示范。谢博士重点强调，在整个液氢工厂中，需要一个日趋成熟的成套设备，技术成熟意味着可靠性更好，整个成本更加地能够降低，同时还需要有一个标准规范化EPC的总承包工程和各市级的审批标准，审批的标准化，这样随着整个氢能规模化的发展，日后氢液化能耗可以降低到目前的50%以上，成本的进步是非常可观的。目前液氢链条中，最重要的是解决液氢罐车上路的问题，打通这一环节才能使整个链条真正有效衔接。
最后，谢博士表示，在未来应用端，液氢的超高纯度能够满足交通、半导体电子的发展，随着未来可再生能源比例的逐步放大，它的成本将逐渐降低液氢储能能够有效地解决未来氢能长周期的时空转移的应用场景。