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近期，创新使命第二阶段（Mission Innovation 2.0）启动的“清洁氢能使命”[1]发布了一份讨论文件征求公众意见，提出通过推进氢能价值链的研发创新、部署示范清洁氢谷、为建立全球氢经济创造有利环境，实现到2030年清洁氢能成本降至2美元/千克的目标。该文件提出了未来十年清洁氢能的关键创新优先事项和重点关注领域，以及成功部署氢谷的关键因素和主要障碍，关键要点如下：
一、清洁氢能研发创新的关键优先事项和创新需求
1、清洁制氢
为实现该使命的2030年目标，未来应重点关注两条技术路线：（1）天然气重整制氢结合碳捕集与封存（NGR+CCS）；（2）低碳电解制氢。其优先领域和创新需求为：
（1）NGR+CCS（按优先级由高到低排序）
•碳封存能力。通过创新确定和/或开发碳封存技术并最大限度减少CO2泄漏。该领域创新需求为：①废旧井的性能再表征；②部署海底设备以提高碳封存能力。
•工艺材料。通过创新以减少重整和碳捕集过程的材料使用和/或成本。该领域创新需求为：①寻找/开发昂贵稀有材料的替代材料；②开发材料回收方法；③开发使用先进溶剂的工艺，以降低催化剂再生成本和腐蚀影响。
•碳捕集能力。通过创新改进碳捕集技术、工艺及其效率，以提高碳捕集率。该领域创新需求为：①开发燃料电池以增强燃烧后碳捕集工艺；②优化CO2与H2的分离过程以增强碳捕集率；③开发下一代增压燃烧前碳捕集技术。
•工艺技术。通过设计/集成新技术到工艺中或寻找最佳反应顺序，以最大化氢气产量。该领域创新需求为：①部署先进技术，如用于吸附增强水煤气变换的陶瓷膜；②将气体加热重整技术大规模集成到自热重整工艺中；③改进工艺中的氢气净化。
（2）低碳电解制氢（按优先级由高到低排序）
•电化学组件。通过电解槽组件创新以改进材料使用和回收，降低成本。该领域创新需求为：①减少催化剂中的稀有材料；②电解槽回收和材料循环；③使用镍基合金；④减小电解槽隔膜的厚度；⑤增加电极和催化剂的比表面积；⑥催化剂分层或溶解；⑦降低从催化剂层到多孔传输层的界面电阻；⑧使电解槽更易于维护。
•电解槽制造。通过创新提高电解槽制造工艺的效率并降低成本。该领域创新需求为：①使用先进制造方法。
•电化学工程。电解槽设计创新以及集成至更多能源系统。该领域创新需求为：①减少电极之间的间隙；②增加电堆密度；③增加模块尺寸；④利用回收的废热；⑤电解槽与波动性可再生能源系统的集成；⑥创新冷却工艺；⑦开发更可靠、低维护的去离子水系统。
•电解工艺。通过电解反应和工艺创新以提升氢气产量和减少电力消耗。该领域创新需求为：①碱性电解槽快速升温；②提高低热值效率；③开发新的电解路线；④电解槽优化设计。
2、氢气分配和存储
（1）氢气分配
该领域创新优先事项如下：①改造现有天然气网络，即寻找避免氢脆的材料和工艺；②开发与纯氢兼容的分配网络，如使用聚合物材料；③扩大氢气管道基础设施规模，提升其利用率；④进一步开发氢载体（例如氢化物或液态有机氢载体）；⑤提高氢气转化/压缩效率并开发与氢气兼容的替代压缩机（即离子液体、电化学），以降低压缩损失；⑥通过使用最佳压缩水平和正确确定组件尺寸，优化整个氢气生产和分配基础设施的压力水平；⑦增加管式拖车的标称管压，以降低氢气输送成本；⑧提高液氢槽罐车效率，降低长途氢气输送成本。
（2）储氢
该领域创新优先事项如下：①开发氨、液体有机氢载体等用作储释氢介质；②开发具备高体积能量密度的储氢材料，例如金属氢化物和多孔吸附剂，还需解决液化效率问题。
3、终端应用
用于采矿、农业、建筑等行业的重型非道路车辆可能难以实现电气化，是氢能优先应用领域，此外钢铁、氨和水泥也是高优先级领域。重型非道路车辆的创新优先事项为：①开发用于原位加氢的低成本、安全、高效终端应用设备；②降低非道路车辆用燃料电池的成本，提升耐用性和效率。
二、通过部署氢谷建立全球的氢经济
“清洁氢能使命”承诺到2030年推进在全球部署至少100个大型清洁氢谷，通过在不同的地理位置示范清洁氢能的经济可行性和终端应用，将有助于扩大氢能规模，从而进一步降低成本，刺激氢能投资。
1、成功部署氢谷的关键因素
成功部署清洁氢谷将取决于5方面因素：①令人信服的项目概念，可利用当地资产（如丰富的可再生能源）并满足当地需求（如当地工业脱碳）；②开发一个可行的商业案例，通过有竞争力的清洁氢生产刺激承购商的购买意愿；③公共支持和/或资金，以弥补任何资金缺口；④项目开发过程中的有效合作，确保所有相关方的持续承诺；⑤政策支持和公众支持。
2、清洁氢谷部署的障碍
部署清洁氢谷将面临5方面障碍：①确保公共资金，需通过增进资助实体对技术的认识并灵活调整项目概念来解决；②确保对清洁氢的承购，解决方法是可靠的投资计划和加强与各行业潜在承购商合作；③获得私人投资，这依赖于结构化的开发方法、承购商和股权合作伙伴早期参与等；④降低技术障碍，确保产品的可用性和可靠性；⑤监管规定，近40%的氢谷仍面临这方面挑战。
[1]清洁氢能使命是MissionInnovation 2.0启动的首批任务之一，将通过推进氢能技术和工业过程的研发创新，到2030年在全球范围内至少部署100个涵盖生产、储存和终端应用的氢谷来促进成本下降，使最终用户的清洁氢成本降至2美元/公斤。
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