张定海

※氢气的常温气态特性（体积能量密度极低）为其大规模储存、长距离运输和广泛应用带来了挑战。液氢技术作为一种关键的解决方案，正日益凸显其战略价值。氢气液化后，其体积可缩小至气态氢的约1/800，从而极大地提升储运效率与可行性，这为氢能的规模化应用打开了关键通道

※尽管液氢相关技术取得显著进展，其产业化进程仍面临能耗与成本瓶颈、关键设备短板、安全标准缺失及产业协同不足等系统性挑战，亟须技术突破与政策引导双轮驱动

※未来5～10年，经济性显著提升将成为主要驱动力，通过开发日处理百吨级的大型高效液化装置、采用磁制冷等创新工艺、利用规模化效应及持续下降的可再生能源电力成本，有望显著降低当前约占氢能30%的液化能耗，从而提升液氢在交通等领域的竞争力

※液氢有望在2030年后加速从示范阶段迈向规模化商业应用，成为连接可再生能源生产基地与远距离、高能耗需求终端不可或缺的桥梁，其最终成功将依赖于整个绿氢产业链主体间协同、价值链成本下降和安全可靠生态系统的构建

氢气被誉为未来能源体系的“终极清洁能源”。然而，氢气的常温气态特性（体积能量密度极低）为其大规模储存、长距离运输和广泛应用带来了挑战。液氢技术作为一种关键的解决方案，正日益凸显其战略价值。氢气液化后，其体积可缩小至气态氢的约1/800，从而极大地提升储运效率与可行性，这为氢能的规模化应用打开了关键通道。

液氢技术创新及应用进展

近年来，氢气液化技术在大型装备制造、工艺创新、系统集成和应用场景拓展等方面取得显著突破，呈现多元化、规模化和产业化趋势。日本川崎重工开发的16万立方米液化氢运输船代表了当前全球液氢海运技术的顶峰，为跨洲际液氢贸易奠定了基础。我国民用液氢全产业链技术也取得突破进展，2025年，在安徽阜阳建成首条民用液氢制储运用全产业链示范工程。

液氢储存技术近年来在多个领域取得显著突破，呈现从实验室研究向规模化应用发展的趋势。目前全球范围内的技术进步主要集中在大型储罐设计、新型储氢材料开发、安全性能提升等方面，为氢能经济的商业化奠定了基础。2025年初，英国劳氏船级社（LR）授予韩国HD现代集团全球首个真空绝热大型液氢罐系统原则性认可，标志着大型液氢储存技术取得里程碑式进展。传统液氢储存依赖超低温环境，能耗和维护成本高昂。针对这一痛点，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）和日本京都大学联合开发出全球首款基于氢化物的深共晶溶剂（DES），实现了常温常压液态储氢的重大突破。

在众多储运方式中，液氢运输凭借其高能量密度的显著优势脱颖而出，成为长距离、大规模运输氢气的关键技术路径。当前液氢输运技术呈现多元化发展态势，在船舶运输、管道输送和多式联运等领域均取得显著突破。液氢海上运输作为跨区域氢能贸易的关键环节，近期迎来重大技术革新。2025年8月，荷兰CJob NavalArchitects公司推出全球首艘无压载水液氢运输船设计，解决了液氢运输的核心难题。相较于船舶运输的跨国界特性，管道输送是解决陆域大规模液氢运输更经济的选择。目前我国规划或在建输氢管道总里程已突破7000公里，国家级重大工程密集启动。液氢储运体系的完善离不开港口、中转站等基础设施的配套发展，多式联运模式正成为提高液氢供应链韧性的关键策略。其中，罐式集装箱多式联运展现出显著优势。液氢罐箱多式联运因其灵活性、安全性和经济性，特别适合我国内循环场景。

液氢加注技术近年来在技术路线多元化、核心设备国产化和规模化应用等方面取得显著突破，为氢能产业尤其是重载交通领域的商业化应用奠定了坚实基础。当前液氢加注领域已形成三条主流技术路线，以满足不同应用场景的需求。高压气态加注是目前加氢站的主流方案，它采用液驱式压缩机将氢气加压至35兆帕或70兆帕后进行加注。另一项创新性方案是低温压缩氢混合加注，为重型运输领域提供了一种革命性的高效解决方案。

液氢加注站核心设备的国产化进程正加速推进，在关键技术与系统集成方面取得了显著突破。在核心动力系统方面，正星氢电开发的新一代液驱式压缩机橇通过优化空间利用率和维护效率，有效保障了加注站运行的稳定性。同时，针对液氢泵空化效应这一关键挑战，我国研究团队建立基于MATLAB的热力学模型，并结合遗传算法优化神经网络，成功将泵能耗降低16.61%，为液氢站低能耗运行提供了重要技术支撑。

液氢技术应用面临的主要挑战

尽管液氢相关技术取得显著进展，其产业化进程仍面临能耗与成本瓶颈、关键设备短板、安全标准缺失及产业协同不足等系统性挑战，亟须技术突破与政策引导双轮驱动。

1.能耗与成本瓶颈

液氢从生产到加注的全链条成本仍然偏高。氢液化过程能耗巨大，每公斤液氢的生产能耗高达12千瓦时，加上储存、运输和加注环节的蒸发损失（通常为0.51%/天），使得液氢的整体成本较气氢高30%以上。虽然未来实现量产和规模化应用后，液氢重卡在同等载氢量下的成本必然低于气氢，但短期内仍需政策支持和产业链协同降本。

2.基础设施投资大

万吨级液氢工厂投资额达10亿～15亿元，其中液化单元占比超50%。液氢储罐造价约为LNG储罐的3倍（因需更高真空绝热），运输槽车单台成本超300万元。高投资门槛抑制企业布局，形成“规模不足→成本难降→应用受限”的负反馈循环。

3.关键设备与技术短板

液氢泵、膨胀机等核心部件尚未完全实现国产化，制约了产业链安全和成本降低。目前国内液氢设备中，膨胀机、液氢泵等需进口，虽然氢液化装置关键零部件国产化率达85%以上，储运装置已实现100%国产化率，但核心旋转机械的技术差距仍然存在。

材料与制造工艺也是制约液氢技术发展的瓶颈之一，液氢环境（零下253摄氏度）下金属材料面临脆化风险，奥氏体不锈钢焊接易产生低温裂纹。复合材料储罐的树脂基体低温性能和纤维—基体界面结合力不足，循环载荷下易分层。国内真空绝热管路多通道微结构换热器的精密制造工艺尚未成熟，影响换热效率。

此外，与汽油、LNG（液化天然气）加注相比，液氢加注过程中的温度分层、相变控制等技术难题尚未完全解决。大流量液氢加注过程更为复杂，面临预冷时间长、加注接头标准化不足、流量控制精度要求高等挑战。商用车液氢加注需在10～15分钟内完成200公斤以上加注量，而当前示范站的加注效率普遍不高，成为限制燃料电池车队规模化运行的瓶颈。

4.安全与标准体系缺失

现有安全标准对液氢的特殊风险覆盖不足，特别是对超低温操作、真空绝热失效、氢脆效应等特殊风险的防护规范不够完善。液氢站的工作压力通常较低，且需重点防范空气冷凝可能引发的爆炸风险，这与传统高压气氢站的安全管理要求存在显著差异。此外，环境温度波动对冷能利用效率的影响尚未纳入现有标准体系，极端气候条件下的适应性仍有待验证。

液氢各环节关键组件的耐久性评价同样缺乏统一标准，关键设备的寿命评估方法尚未形成国家标准，关键组件检验检测等基础设施尚未完善，真空绝热大型液氢储罐等前沿技术缺乏统一标准和测试规范，液氢储罐在复杂工况下的性能验证缺乏权威方法，导致设计阶段的安全隐患难以在制造环节有效排除。

5.氢能产业协同不足

我国氢能产业面临的核心挑战之一是资源与需求的严重地理错位，可再生能源富集的西北地区与氢能主要消费市场的东南沿海相距超2000公里，液氢运输成本高达8元/公斤·千公里。

产业链各环节的割裂进一步加剧效率损耗：制氢、液化、储运、加注等环节由不同主体运营，数据孤岛导致液氢蒸发气回收率不足60%，远低于日本“Suiso Frontier”项目通过船载再液化系统实现的90%回收率。与此同时，终端应用场景单一化制约市场扩张—商用车占当前氢能消费的85%，而航空、电子、钢铁等高附加值领域尚未形成稳定需求。

更深层的矛盾源于跨行业协作机制的缺失。以氢能船舶为例，动力系统研发需协调船东、船厂、储氢设备商等多方利益，却缺乏协同创新平台支撑。尽管国家电投承诺提供清淤船作为试验载体，但商业化路径仍不明晰。国际竞争格局的对比更凸显国内体系的短板：韩国集结13家机构形成“产学研检”一体化联盟，加速液氢运输船技术攻关；反观国内项目呈点状分布，缺乏国家级产业协同机制，关键技术攻关力量分散，制约产业整体竞争力提升。

推进液氢技术应用的对策建议

液氢技术作为高效储运氢气的重要途径，其发展仍面临高能耗与高成本、蒸发损失、材料兼容性、安全挑战、基础设施匮乏、法规标准不完善及初期市场规模有限等核心问题。为系统性地突破这些瓶颈，推动液氢技术的规模化应用，需要采取多维度的发展对策。

1.降低液氢生产的能耗与成本是首要任务

需要大力推进磁制冷、声制冷等新型高效液化技术研发，显著提升液化效率。同时，通过建设更大规模液化工厂、优化现有液化工艺流程（如级联式、氦制冷循环）及提高关键设备（压缩机、换热器）效率，发挥规模效应降低单位成本。积极推动液氢工厂与廉价可再生能源（如风电、光伏）耦合，利用绿电制取并液化绿氢，是降低能源成本和碳排放的关键路径。此外，加强液化厂和加氢站等环节的余冷和余热回收利用，也能有效提升整体能源利用效率。针对不可避免的蒸发损失，需双管齐下：一是开发更高性能的真空多层绝热材料、纳米气凝胶等先进绝热技术，并优化储罐结构设计以最小化热桥效应；二是实施有效的蒸发气管理策略，包括配置小型再液化装置进行主动冷却，或将蒸发气用于燃料电池发电、燃烧供热、低压氢气回收等被动利用方式，同时优化储存和运输的操作策略（如加注量、压力控制）。对于材料与兼容性瓶颈，需重点攻关适用于液氢极端环境（极低温、易氢脆、高渗透）的新型材料，如特种奥氏体不锈钢、高性能铝合金及碳纤维增强复合材料等，并优化材料处理（如焊接）和表面工艺。开发在极低温下保持性能稳定的高性能密封材料（金属密封、改性聚合物密封）至关重要，同时必须加强材料在液氢环境下的基础性能研究与标准化测试评价体系建设。

2.构建完善的安全体系是液氢技术健康发展的基石

要从设计源头贯彻本质安全理念，为储运设施配备多重泄压装置、过压保护、自动切断阀及高灵敏度的泄漏检测（激光、红外、声学）与报警系统。广泛应用传感器和物联网技术，实现对液氢设施全生命周期的智能监控与风险预警。制定极其严格、详尽的操作规程，并对所有从业人员进行持续、深入的专业安全培训和应急演练。加速制定和更新覆盖液氢全产业链（生产、储存、运输、加注、使用）的强制性安全标准、技术规范和法律法规是当务之急，并需加强国际标准的协调。同时，积极开展面向公众的科学沟通与教育，普及液氢安全知识，对于提升社会接受度至关重要。

3.加速基础设施布局是打通液氢应用“最后一公里”的关键

政府应发挥引导作用，通过顶层规划、财政补贴、税收优惠、贷款贴息、设立专项基金等多元化政策工具，鼓励和撬动社会资本投入液氢加氢站、大型储罐及运输网络建设。在氢能走廊、港口枢纽、大型工业基地、物流中心等战略节点优先部署液氢基础设施。探索发展大型液氢槽车运输、液氢罐式集装箱公铁水多式联运等多元化储运模式，并前瞻性研究液氢管道运输的可行性。推动加氢站核心设备、储罐等装备的标准化和模块化设计，能显著降低建设成本、缩短周期，利于快速复制推广。

4.推进液氢应用市场培育与产业生态构建

在液氢具有显著优势的重点领域开展大规模示范应用，如长距离重载运输（卡车、船舶、航空）、高品质工业应用（还原剂、原料）及大规模长周期储能，以验证技术经济性，积累实际运营经验。通过碳定价、绿色燃料配额制、清洁交通补贴等政策杠杆，有效创造对绿氢（包含液氢）的稳定市场需求。促进制氢、液化、储运、应用等产业链上下游环节的紧密协同与合作，形成开放、共赢的健康产业生态。

5.深化国际合作有效汇聚全球智慧和资源

在高效液化、先进材料、安全管理等核心技术领域开展联合研发攻关，加速突破进程。积极推动液氢技术标准、安全法规的国际互认与协调，为未来的全球液氢贸易扫清障碍。建立国际经验交流与共享平台，促进示范项目成果、安全数据和最佳实践的传播与学习，共同推动液氢技术的全球发展。

液氢技术的发展是一个涉及技术创新、安全保障、基建支撑、市场培育和国际协作的复杂系统工程。唯有政府、企业、科研机构及社会各界形成合力，长期投入，系统推进上述对策，才能克服当前障碍，充分释放液氢作为高效清洁能源载体的巨大潜力，为全球深度脱碳目标提供坚实支撑。

液氢技术未来发展前景

液氢技术作为实现深度脱碳的关键清洁能源技术，其未来发展前景广阔，但需克服降本、规模化与基础设施建设的核心挑战。未来5～10年，经济性显著提升将成为主要驱动力，通过开发日处理百吨级的大型高效液化装置、采用磁制冷等创新工艺、利用规模化效应及持续下降的可再生能源电力成本，有望显著降低当前约占氢能30%的液化能耗，从而提升液氢在交通等领域的竞争力。与此同时，储运技术的规模化与标准化是另一关键突破方向，重点在于研发大容量、低蒸发率、轻量化的车载和固定式储罐材料与结构（如先进复合材料和绝热技术），并推动大型液氢运输船的商业化运营及其配套接收站建设，构建洲际氢能供应链，陆路运输则依赖更大容量槽车和专用铁路罐车的发展。应用场景将聚焦于发挥液氢高能量密度的优势领域，即在重型卡车、远洋船舶、航空等难以电气化的长途重载运输中率先实现突破。同时，它作为大规模可再生能源的季节性储能载体，对于支持电网稳定也具有巨大潜力。

伴随液氢技术的推广，建立覆盖生产、储运、加注全链条的统一国际/国内安全规范、操作规程和认证体系至关重要，这是保障安全运行和市场广泛接受的基础。展望未来，随着绿氢成本持续下降、液化效率不断提升及储运基础设施网络逐步成形，液氢有望在2030年后加速从示范阶段迈向规模化商业应用，成为连接可再生能源生产基地与远距离、高能耗需求终端（尤其是重载交通和工业领域）不可或缺的桥梁，其最终成功将依赖于整个绿氢产业链主体间协同、价值链成本下降和安全可靠生态系统的构建。

作者系四川省南充市氢能产业协会会长