2025年1月9日，国内首个液氢驱动的吨级eVTOL无人飞行器在陕西宝鸡凤翔高新区成功试飞。 3月，由中国航天科技集团有限公司六院101所自主研发的国内首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”完成与一汽解放蓝途“星熠”液氢燃料电池牵引车的跑车测试。 随着新能源革命推进，液氢技术正从航天领域（如eVTOL）加速迈向民用市场（如重卡），成为推动交通运输行业绿色转型的关键力量。 氢气作为清洁能源的潜力巨大，但如何高效储存和运输却成为制约其发展的瓶颈。常温常压下极低的密度使得一辆普通卡车运送的高压气态氢仅能满足几辆氢燃料电池汽车的加注需求，而同样体积的液氢蕴含的氢气量是高压气态氢的845倍，运输效率提升十倍以上。 液氢并非新生事物，早在1956年，中国就研发出了第一台国产节流制冷型氢液化器，实现了国产液氢零的突破。这项技术最初主要服务于航天领域，鲜少进入公众视野。 如今随着全球能源转型加速，氢能产业快速发展，液氢凭借其独特优势走向民用。据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》预测，到2030年，中国氢燃料电池汽车保有量将达到100万辆左右，氢的需求高达60万吨/年。 现有高压气态储运方式难以满足如此庞大的需求，液氢凭借其高密度、低成本运输的优势，成为解决氢气大规模商业化应用核心痛点的关键答案。 液氢生产的“冰与火之歌” 然而生产液氢的过程并不容易，如同进行一场精密的“冰封仪式”，充满技术挑战。过程中需要将氢气压缩后深冷至零下253摄氏度以下，使其从气体变为液体，然后储存在特殊绝热真空容器中。 期间制冷温度极低且能耗巨大。液化1kg氢气通常需要消耗10-20度电，若用电制氢，液氢重卡的性价比将大打折扣。不过随着技术进步，国产5吨/天氢液化系统的平均能耗已降至11.84千瓦时/公斤，较传统工艺显著降低。 此外，氢的正仲转换过程会释放热量，占理想液化功的16%左右，增加了液化难度，要求系统具备更强的冷却能力。 在液氢温度下，除氦气以外的其他气体杂质均已固化，尤其是固氧可能堵塞管路引发爆炸风险，这使得材料与设备面临极端考验。 今年7月，瑞士洛桑联邦理工学院和日本京都大学的科学家们通过特殊配比混合两种化合物，制备出全球首款基于氢化物的深共晶溶剂，实现了仅需加热至60℃即可释放氢气的重大技术突破。 储运方式的革新 液氢储运方式主要分为容器储运和管道输运两类。其中容器储运在储存结构形式上一般采用球形储罐和圆柱形储罐，运输则采用液氢拖车、液氢铁路槽车和液氢槽船等方式，由于总体用量不大，当前业内主流是采用容器运输。 液氢储罐面临材料挑战。高氢环境易造成材料氢脆、氢蚀及氢渗透，影响力学性能。不同材料在液氢环境下的热性能及力学性能参数需要深入研究。 蒸发损失同样是一大难题。液氢储罐容积向大型化发展时，液氢蒸发速度加快，损失加大。如何打造容积更大、损耗更低的储罐是当前研究重点。 尽管存在挑战，液氢储运的经济性优势已经显现。研究数据显示，液氢储运成本可控制在不大于5元/公斤，远低于高压氢气近2.8元/公斤/100公里的运费，且每增加100km 的运输距离，每千克运输成本约增加 0.8 元，敏感度远低于同等条件下的气氢运输。这使其特别适合将风光资源丰富地区产生的氢气以液态形式运输到需求旺盛的城市区域。 应用场景拓宽 液氢正逐步成为连接当下与未来能源转型的核心纽带，在多个领域都有广泛的应用前景。 在航天领域它早已不是陌生面孔，长征系列火箭的发动机燃烧室中液氢与液氧剧烈反应产生的澎湃推力，将航天器精准送入预定轨道。 视线转向地面交通干线，长途货运的重卡正迎来变革，那些穿梭于省际物流通道的庞然大物，通过搭载不足传统气罐体积几分之一的低温燃料罐，实现了单次加注一千公里以上的续航突破，让零排放重载运输成为现实。 蓝色海洋同样见证着液氢的渗透，去年10月22日，全球首艘专业液氢运输船成功完成长距离跨洋运输任务，而更多液氢动力船舶的设计方案正在船厂图纸上逐渐成型。 精密制造领域则看重液氢的另一面价值，当超低温液态氢转化为气体时，自然分离出的超高纯度氢气成为半导体光刻环节与特种合金冶炼的关键原料，保障着尖端产品的品质稳定性。 在大型基础设施领域，部分数据中心开始将液氢作为应急备用电源的燃料选择，其高能量密度特性为关键设施提供了新的保障方案。甚至在城市街角，专用液氢加氢站已在特定区域悄然出现，尽管当前数量稀少，却为氢能乘用车提供了区别于传统气氢的加注体验。 从苍穹到大地，从重工业到日常生活，液氢的多面价值正在不同场景中逐步释放。

作者:    网络转载    来源:    能源圈    时间:    08-14  

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