氢能是世界公认的真正实现零污染、零排放的清洁能源，是目前最发达的能源之一。中国正在加快发展氢能产业，利用好相关政策和政府支持，开辟了广阔的发展前景，也带动了相关产业链的发展。相关产业链包括制氢、储氢、制氢和氢能的开发和应用。

氢能产业链整体可以分为氢能制取、氢能储运、氢能应用三大环节，其中储运环节是高效利用氢能的关键，是影响氢能向大 规模方向发展的重要环节。在氢能全产业链中，氢的储运是制约我国氢能和燃料电池产业发展的关键环节，因为氢气特殊的 物理、化学性能，使得它储运难度大、成本高、安全性低。

（1）重量轻、密度小：在所有元素中，氢的重量最轻、密度小，需要提高储运容器压力进而提高氢的密度来提高氢能利用 的效率；

（2）液化温度低：常压下氢气在-253℃温度才能液化，液化能耗高、静态蒸发损失大，对液氢储罐要求很高；

（3）原子半径小：氢的原子半径非常小，氢气能穿过大部分肉眼看不到的微孔，在高温、高压下，氢气甚至可以穿过很厚 的钢板；

（4）性质活泼：氢气非常活泼，稳定性极差，泄露后易发生燃烧和爆炸，这些因素都对氢气的储运技术提出了挑战。

从终端氢气价格组成来看，氢气储运成本占总成本的 30%左右，经济、高效、安全的储运氢技术已成为当前制约氢能规模 应用的主要瓶颈之一。

那么，有没有便宜又好用的储氢方法呢？科学家为此展开了研究，今天，小编就来为大家盘点下储氢黑科技！

1、用量子力学“算出”新型储氢材料，“氢油”今年将实现量产

1月16日，在有机液体氢储能技术湖北省中试基地的展示厅内，工作人员向记者介绍了为大厅供电和供暖的设备：一端油箱内装着被称作“氢油”的液体，它流入下一个容器后通过催化剂发生了氢气与油分离的化学反应，氢气由管道进入氢燃料电池，油被回收流入另一端的油箱，燃料电池所产生的电能供应给了厅内电视，同时，氢气与油分离所产生的热能则用于室内供暖。据介绍，被回收的油叫“储油”，它存入氢气后叫“氢油”，它们是基地的有机液体氢储能技术产品。

运输：从甲A类到丙B类，氢危险等级和运输成本降低

氢能具备高效、清洁两大特点，是未来新能源产业发展的重要方向之一。由于氢气具有能量密度低和易燃易爆等特性，其高密度的安全存储是氢能应用发展最主要的问题。目前，常见的氢储存方式主要分为三类：低温液化储氢、高压气态储氢和储氢材料储氢。其中，前两者无论是极低的温度和极高的气压，都对储存条件有着极高的要求。因此，对高密度储氢材料的研发，是氢能领域的重点。

在基地的厂房内，记者可以看到刚刚生产好的“氢油”被装进普通的油箱内，整齐地摆放在墙边。有机液体氢储能技术湖北省中试基地的负责人程寒松介绍道：“这一桶‘氢油’等于十二个氢气瓶中的氢含量。”

氢气属于甲A类危险品，传统氢气瓶的存放危险等级很高，并有严格的数目限制。而氢存入“储油”后，“氢油”的危险性等级则为丙B类，与常见的食用油一个等级。这种储存方式，不仅缩小了氢储存所需面积，也降低了存放条件。同时，氢的运输也更方便和安全。

“现在的加氢站每公斤氢售价大约50元，是因为传统高压运输方式会增加成本。用‘氢油’运输，氢的价格可以控制在每公斤30元。”程寒松说。

从气体到固体再到液体，用量子力学计算出储氢材料

储氢一直都是一个值得探索和广受关注的研究领域，‘氢油’的诞生用了11年。与大部分人印象中的化学工作者不同，程寒松是一名理论化学工作者，“氢油”并不是通过实操实验发现的，而是在计算机上用量子力学进行演算得出的。他解释道，在计算机上，可以通过自己写的程序模拟化学反应过程，推断出理想储氢材料的构成。他早期所研发的第一类液体有机储氢材料在脱氢后成了为一摊粉末。考虑到能量效率、安全性、成本等一系列要求，这种材料并未得到预期效果。终于，在2014年，程寒松在中国地质大学（武汉）的实验室中，研发出了能反复利用的储氢材料，也就是现在的“储油”。

“‘储油’与氢的关系就像客车与乘客，它能多次运输氢。”程寒松表示，“氢油”脱氢变回“储油”后可以被运回加氢工厂再次加氢，“每吨‘储油’每年可以完成50次这样的循环，每生产1吨‘储油’，可以支持50吨‘氢油’的生产。”

目前，“氢油”已经申请了42项专利，其中也有来自美国、韩国和日本等国的专利许可。

“从科研到投入市场，产品需要不断地完善。”程寒松表示，从2014年以来，他与团队始终在进行优化和测试实验，“氢油”今年将实现量产。

2、“纳米夹心巧克力”可以轻松储存和释放氢气

德国大型粒子物理学研究机构德国电子加速器（Deutsches Elektronen-Synchrotron，简称DESY）的研究团队近期为一种替代方法奠定了基础：将氢气储存在由贵金属钯制成的微小纳米颗粒中，直径仅为1.2纳米。钯可以像海绵一样吸收氢气的事实早就为人们所知。

DESY负责人Andreas Stierle解释说，“然而，直到现在，从材料中再次取出氢仍然是个问题。这就是为什么我们正在尝试直径只有大约一纳米的钯粒子。”一纳米是一毫米的百万分之一。

为了确保这些微小的粒子足够坚固，它们被一个由稀有贵金属铱制成的内核所稳定。此外，它们还附着在石墨烯支架上，这是一层极薄的碳层。

Stierle报告称，“我们能够以仅两个半纳米的间隔将钯颗粒附着在石墨烯上。这导致了一个有规律的、周期性的结构。”该研究团队还包括来自科隆大学和汉堡大学的研究人员，他们将研究结果发表在美国化学学会（ACS）的《ACS Nano》杂志上。德国大型粒子物理学研究机构德国电子加速器（Deutsches Elektronen-Synchrotron，简称DESY）的研究团队近期为一种替代方法奠定了基础：将氢气储存在由贵金属钯制成的微小纳米颗粒中，直径仅为1.2纳米。钯可以像海绵一样吸收氢气的事实早就为人们所知。DESY负责人Andreas Stierle解释说，“然而，直到现在，从材料中再次取出氢仍然是个问题。这就是为什么我们正在尝试直径只有大约一纳米的钯粒子。”一纳米是一毫米的百万分之一。

为了确保这些微小的粒子足够坚固，它们被一个由稀有贵金属铱制成的内核所稳定。此外，它们还附着在石墨烯支架上，这是一层极薄的碳层。

Stierle报告称，“我们能够以仅两个半纳米的间隔将钯颗粒附着在石墨烯上。这导致了一个有规律的、周期性的结构。”该研究团队还包括来自科隆大学和汉堡大学的研究人员，他们将研究结果发表在美国化学学会（ACS）的《ACS Nano》杂志上。

3、石墨烯界面纳米阀固态储氢材料

据报道，这种“储氢材料”可将氢能压制成不同形态，提升储氢释氢密度，还克服了低温释氢的行业难题，降低了运输氢气的成本，实现储氢材料安全、可控、稳定释氢。

目前，我氢能源产业链发展的比较成熟。氢气来源广泛，且制取技术十分成熟，提纯后可以作为燃料电池。

此外，氢是清洁能源不会造成环境污染，相较于其他清洁能源也具有优势。

风电，水电，光电，都有发电不稳定的问题，时高时低，发出来的电用不掉就只能浪费掉。由于电解水装置的调节能力通常较强，相应速度快，可以利用这部分电来电解水制氢，实现能量的储存。

4、上海石化突破碳纤维储氢气瓶技术

碳纤维是一种高强度、高模量新型纤维材料。其力学性能优异，比重不到钢的四分之一，强度却是钢的7倍—9倍，并且还具有耐腐蚀、高模量的特性，广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输、体育休闲等领域。当前，上海石化正积极推进碳纤维在储氢领域的技术研发，推动新材料与新能源携手并进，加快氢能生产、储存、运输、应用全产业链布局。

据了解，推动氢储运技术的提升和储运成本的下降是氢能产业走向成熟的关键，而车载储氢技术的改进将是未来氢燃料电池车发展的重点突破环节。其中，碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶被寄予厚望。目前，上海石化积极推进碳纤维用于缠绕气瓶的制造工艺技术研发，已在金属、非金属内胆纤维全缠绕气瓶方面取得突破性成果。

碳纤维有很高的技术壁垒，此前只有日本、美国等少数发达国家拥有并掌握，上海石化是国内较早研发碳纤维并进行产业化生产的企业。早在2012年，该公司采用自主研发的碳纤维成套技术，生产12K小丝束碳纤维。2018年，该公司成功试制出了具有国际先进水平的48K大丝束碳纤维。今年1月，国内首个48K大丝束碳纤维项目在该公司开工建设，该项目投产后将改变我国大丝束碳纤维全部依赖进口、长期供不应求的局面，预计2022年一期工程建成投产。据了解，大丝束碳纤维用于缠绕气瓶，其缠绕效率是小丝束的3倍—4倍，可有效降低成本，进一步推动氢能产业发展。

作为中国最大的炼油化工一体化企业之一，上海石化拥有约23万吨/年的制氢能力，建有两套氢气提纯装置，所产氢气均符合国家氢燃料电池质量标准。同时，该公司拥有较成熟的制氢技术和丰富的用氢经验，与周边地区氢气管网互通，具有发展氢能产业的良好基础条件。今年9月，上海石化供氢中心建成，日供氢能力达2500公斤，投用后预计每年可减少碳排放约2920吨，相当于植树15.8万棵。

此外，上海石化大力发展风光绿氢产业，积极开展氢能领域产学研合作。今年8月，与华东理工大学开展新一轮战略合作，成立氢能联合实验室。当月，装机容量为400千瓦的示范性光伏电站成功并网发电，每年可减少碳排放341吨。下一步，该公司还将积极布局海上风力发电，探索利用风电、光伏电解水生产绿氢，打造风光电制氢绿色低碳综合能源示范区，力争成为上海市绿氢供应中心。

本文来源：全球氢能，证券之星，科创板日报，·未来智库，经济日报