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12月20日，美国能源部发布《氢能项目计划2024》（以下简称《计划》）。该《计划》概述了美国能源部氢能项目的核心战略布局，并提出主要目标为加速美国氢能及其相关技术的研发、示范和部署，以促进氢能在多方面的应用落地。《计划》指出，为实现这一目标，该氢能项目将与工业界、学术界、国家实验室、联邦政府和国际机构以及其他利益相关者合作，以降低氢能生产、运输、储存和转换系统的成本，同时提高其性能和耐久性。此外，《计划》还将解决限制氢与传统能源系统集成过程中的技术、监管和市场壁垒。
《氢能项目计划2024》侧重于关键技术和重点领域的研发、生产和示范，并从制氢环节、储存环节、输送环节、转换环节、应用环节、区域清洁氢能中心建设等方向出发提出了相应的发展目标与发展举措。
制氢环节
《计划》指出，制氢环节总体目标是利用美国本土多样化的资源，以低成本制取清洁氢。即到2026年，将电解水制氢成本降至2美元/公斤以下；到2031年，将成本进一步降至1美元/公斤（Hydrogen Shot计划目标）。研发重点侧重于：
化石燃料制氢（配合碳捕集、利用与封存技术）
开发先进的重整和气化技术，进一步降低成本并减少二氧化碳排放；研究甲烷直接热解制氢技术，以及地下热催化制氢技术。
生物质和废弃物制氢
提高生物质和废弃物气化和蒸汽重整技术的转化效率，并降低预处理和运输成本；开发生物质制氢技术，例如发酵和微生物辅助电解；研究利用等离子体技术从废弃物中制取氢气。
水电解制氢
开发低成本、高性能的电解水制氢技术，包括碱性电解槽（AEM）、质子交换膜电解槽（PEM）和高温电解槽；研究可再生能源和核能与电解水制氢技术的耦合，以降低制氢成本；开发直接水分解技术，例如太阳能热化学制氢和光电化学制氢。储存环节
储存环节
储存环节《计划》指出，储存环节总体目标是开发低成本、高效的氢气储存系统，满足不同应用场景的需求。即车载储氢系统的成本降至8美元/千瓦时，储氢密度达到2.2千瓦时/公斤，1.7千瓦时/升；高强度碳纤维批量生产成本降至14美元/公斤。研发重点侧重于：
高压气态储氢
开发低成本、高强度的碳纤维复合材料，用于制造高压储氢罐；研究提高储氢罐储氢密度的方法。
液氢储存
改进液氢储存罐的绝热性能，降低蒸发率；开发更低成本的液氢储存和运输技术。
低温压缩储氢
研究低温压缩储氢技术的可行性和经济性。
基于材料的储氢
开发新型储氢材料，提高储氢密度、动力学性能和其他性能指标；研究提高材料基储氢系统循环效率的方法。
大规模地下储氢
评估和开发地下储氢技术，例如盐穴储氢、含水层储氢和枯竭油气藏储氢。
输送环节
《计划》指出，输送环节总体目标是以低成本、安全、高效的方式输送氢气，满足不同应用场景的需求。即在早期市场阶段中，将氢气终端运输成本降至7美元/公斤以下；最终目标是将高价值氢产品成本降至4美元/公斤以下。研发重点侧重于:
管道输氢
评估和解决氢气与现有天然气管道材料的兼容性问题；开发新的管道材料和涂层，以提高氢气输送的安全性。
液氢运输
开发更高效、更低成本的液氢技术，包括新型的非机械液化方法。
气态氢气运输
提高高压储氢罐的寿命，降低成本；开发更大容量的压缩机，用于气态氢气加注站。
化学氢载体
开发新型的化学氢载体材料，提高储氢密度和充放氢速率；研究化学氢载体的可逆性和循环效率；探索化学氢载体直接用于发电的可能性。
转换环节
《计划》指出，转换环节总体目标是将氢能高效、清洁地转换为电能和（或）热能。研发重点侧重于：
燃料电池
降低燃料电池的成本，提高其耐久性和可靠性；开发新型催化剂，降低对铂金属的依赖；研发更高性能的膜电极组件；开发低成本、高可靠性的系统组件，例如空气压缩机、氢气循环系统和电力电子设备；针对不同的应用场景，开发不同类型的燃料电池，例如质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和磷酸燃料电池。
燃烧技术
提高燃氢涡轮机和发动机的燃烧效率；解决氢气燃烧过程中出现的回火、热声振荡和氮氧化物排放等问题；开发适用于氢气高浓度燃烧的燃烧室和系统；研究氢气与其他燃料混合燃烧的技术。
应用环节
《计划》指出，应用环节总体目标是推广氢能在交通、电力、工业等领域的应用。研发重点侧重于：
交通运输
推动氢燃料电池汽车的商业化应用，包括乘用车、商用车、卡车、公共汽车和火车；开发氢燃料电池船舶、飞机和其他交通工具；建设加氢基础设施，包括加氢站和氢气管道网络。
电力生产
开发大规模氢燃料电池发电系统和燃氢涡轮机发电系统；研究氢气在电网储能中的应用，以提高可再生能源的利用率；开发氢能热电联产系统，为建筑物和工业设施提供电力和热能。
工业应用
利用氢气替代化石燃料，降低炼油、氨合成、钢铁、水泥等行业的碳排放；开发氢气在化工、制药、食品等行业的应用技术。
综合能源系统
将氢能与可再生能源、核能和化石能源相结合，构建高效、清洁、可靠的综合能源系统；开发氢能制取、储存和利用一体化系统。
区域清洁氢能中心
《计划》指出，区域清洁氢能中心总体目标是建立区域性的氢能生态系统，加速清洁氢的生产、运输、储存和应用；创建氢能生产、消费和基础设施的网络；示范运行低碳、经济可行的氢能应用。
研发重点侧重于支持七个区域清洁氢能中心的建设和运营，以及开发氢能需求侧支持计划，鼓励清洁氢的早期应用。
此外，《计划》表示，美国能源部氢能计划涉及多个部门，这些部门将根据各自的职能和专业领域，在氢能的生产、输送、储存和利用等环节发挥着不同的作用。主要的参与部门包括：
能源效率和可再生能源办公室（EERE）主要关注可再生能源制氢以及氢能在交通、建筑和工业领域的应用。其下属的氢能和燃料电池技术办公室承担着领导整个能源部氢能计划的责任,并主导氢能专项计划（Hydrogen Shot）和规模化氢能（H2@Scale）等关键计划。
化石能源和碳管理办公室（FECM）
主要目标是从含碳原料中生产清洁氢，并结合碳捕集、利用与封存技术。其重点领域包括氢气燃烧涡轮机、可逆固体氧化物燃料电池系统以及与大型化学生产设施（如氨和多联产）的集成。
核能办公室（NE）
致力于利用核能生产氢气，并与EERE合作在轻水反应堆上示范高温和低温电解水制氢系统。NE还将与工业界和公用事业公司合作，开发必要的控制系统，从而根据市场需求分配能源和电力。
电力办公室（OE）
负责加强和更新美国电网，并与氢能计划合作开展与氢能相关的研发，研发重点关注长期储能和工业基础设施电气化方面。
科学办公室（SC）
支持氢能储存、生产、利用和转化相关的基础研究，并为其他部门的技术研发提供基础知识。
贷款项目办公室（LPO）
为具有高影响力的商业规模氢能项目提供贷款和贷款担保，以帮助美国实现其脱碳目标。
制造和能源供应链办公室（MESC）
致力于加强美国制氢能力并确保能源技术供应链的弹性，包括电解槽和燃料电池的制造。
清洁能源示范办公室（OCED）
负责管理区域清洁氢能中心计划（H2HUBS），旨在建立涵盖氢能生产者、消费者和当地连接基础设施的网络体系，以加速氢能作为清洁能源载体的使用。
先进能源研究计划署-能源（APRA-E）
支持高风险、高回报的氢能技术研发项目，以推动突破性技术的进步。
为有效协调上述部门合作，能源部建立了以下跨部门合作机制：
氢能和燃料电池联合战略小组（Hydrogen and Fuel Cells Joint Strategy Team）
该小组定期召开技术会议，评估各部门氢能项目的进展，加强信息交流，提出改进管理实践和技术性能的建议，并进行系统性分析以了解不同技术路径的影响。
氢能专项计划（Hydrogen Shot）
作为能源部“能源地球计划”的首个项目，氢能专项计划的目标是在十年内将清洁氢的生产成本降低80%，达到1美元/公斤。该计划推动了各部门在氢能技术研发方面的合作。
跨部门合作的具体案例
HFTO与FECM、NE和OE在可逆固体氧化物燃料电池、负碳氢气生产、将可再生能源并入电网以及氢能安全等领域开展合作。FECM与EERE在大型气化和多联产方面进行协调，而EERE则专注于小型氢能生产项目，例如用于交通部门的合成燃料或用于加氢站的三联
除了内部协调之外，氢能计划还积极寻求与其他联邦政府机构、州政府、私营部门和非政府组织的合作，以确保氢能的技术研发和应用。
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