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郑津洋：《着力解决氢能高压气态储运的安全问题》
2026-03-27 12:10:14
作者：郑津洋（中国工程院院士，浙江大学能源工程学院教授）
氢能作为来源多样、应用高效、清洁环保的二次能源，广泛应用于交通、化工、能源和储能，将在能源结构转型中发挥关键作用。氢能的开发利用已经成为新一轮世界能源技术变革的重要方向，也是实现碳中和目标的重要的途径。发达国家上世纪就开始布局氢能产业，美国、日本、德国、韩国先后制定氢能国家战略推进氢能产业发展，我国氢能也进入到产业化规模的示范阶段，发展速度非常快。
全球每年氢气产量超过7000万吨，中国是最大的产氢国。但氢气从工业产品到能源是一个巨大的跨越，氢气的制备方式、运输距离、氢气的纯度要求、应用领域都将发生深刻的变化，现有主流的高压储运设备大规模作用于纯氢面临诸多的挑战，其中安全性和经济性是必须跨越的两个门槛。包括：
第一个问题是高安全。在高压临氢的情况下，装备服役性能的影响因素主要涉及到应力、环境、材料，制造等，影响因素多，机制也非常复杂，亟待开展氢与材料作用机制，高压、深冷等极端氢环境材料性能数据，低成本、抗氢脆材料，氢能储输装备性能预测和调控技术等方面的研究。在国家重点研发计划等项目的持续支持下，我们团队持续开展了高压氢环境中材料服役性能的研究，材料包括金属和非金属，载荷从静载荷到冲击载荷。
第二个问题是轻量化。丰田公司的四型瓶单位质量的储存密度已达到5.7%，我们国家现在的水准大概在4.5%左右，相差约一个百分点。2020年立项的国家重点专项中，公称工作压力70MPa的车载气瓶质量储存密度目标是5.0%（包括瓶口阀），距离国际先进的丰田公司产品依然具有一定的差距。
第三个问题是极端化。主要表现在两个方面，一方面是压力往上走，美国做的Ⅳ型瓶最高压力已经到95MPa，另一方面是温度往下走，到极低温，例如液氢储运装备的发展。我国重点专项正在支持液氢制取、储运与加注关键装备及安全性研究。
第四个问题是低成本，现在加氢站和氢燃料电池汽车对氢能储运装备的成本提出了很高的要求。对于固定式储氢和车载储氢系统，美国能源部分别制定了成本目标，例如，对于车载储氢系统，DOE目标是每公斤氢气266美元。从目前来看，储氢装备的成本与DOE的目标还有很大的差距。
总体而言，我国加氢站储氢高压容器，已实现自主可控，可以满足国内加氢站建设的需求，Ⅲ型氢气瓶已实现批量生产，Ⅳ型氢气瓶已制定团体标准（国家标准正在报批），即将形成产能。氢气管道、液氢储运装备、氢气储运装备轻量化与国外差距明显，亟待加强基础研究，攻克关键核心技术，在提高装备安全性的同时，进一步降低成本，以满足氢能产业快速发展的需求。
作者介绍：
郑津洋：极端承压设备研究领域专家，中国工程院院士，浙江大学能源工程学院教授、博士生导师，教育部长江学者特聘教授，入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，中国化工学会会士，浙江省特级专家。兼任：国际氢能协会规范标准专委会主席，中国机械工程学会常务理事，压力容器分会主任委员，全国氢能标准化技术委员会副主任委员，《压力容器》副主编等。 曾任浙江大学化工机械研究所所长，浙江大学能源工程学院副院长。郑津洋院士长期致力于高压、深冷等极端承压设备研究，面向国家重大需求，在储氢高压容器、深冷压力容器、柔性高压复合管等方面，从理论、技术、标准、检测到产品研发和应用取得系统性创新成果。主持研制的三大类系列产品，均已实现产业化批量生产，关键技术指标创国际新高，广泛应用于能源、化工等领域，社会和经济效益显著，为我国高压储运设备发展做出了突出贡献。牵头起草国家技术规范2部、国家标准11项；以第一作者出版中英文著作9部（其中专著2部）；以第一发明人获授权发明专利58件；以第一或通讯作者发表SCI论文120篇。获国家科技进步一等奖1项和二等奖2项、省部级科技奖励一等奖6项，省部级教学成果一等奖2项、中国优秀专利奖2项、中国标准创新贡献奖3项。
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