专访丨唐叔贤：中国在可预见的未来将引领氢能产业技术革新

来源：中国能源新闻网 时间：2025-03-31 16:56

中国在可预见的未来将引领氢能产业技术革新

——专访中国科学院院士、材料表面科学与技术专家唐叔贤

中国能源新闻网见习记者 雷歆蕊 记者 周倜然

　　业界认为，2024年是我国氢能制储运技术攻坚与规模化发展的一年。随着燃料电池汽车规模化推广及绿氢项目密集落地，产业链瓶颈也进一步凸显，反推技术迭代与基础设施布局加速升级。

　　作为氢能发展的关键环节，我国氢制取设备与输氢管道建设面临哪些机遇与挑战？如何破解制氢设备的技术难题、突破管道输氢的安全性与经济性瓶颈？围绕上述问题，中能传媒记者专访了中国科学院院士、材料表面科学与技术专家唐叔贤。

　　中能传媒：在您看来，我国长距离管道输氢当前处于何种发展阶段？面临哪些发展阻碍和挑战？

　　唐叔贤：在输送纯氢或天然气掺氢的管道研究方面，我国现有的长距离纯氢管道较少，主要集中于化工企业厂区内部，在该领域的发展较美国和欧洲有一定差距，但近年来我国追赶的脚步正逐渐加快。一方面，我国于近期规划核准了多条长距离输氢管道建设。另一方面，我国也在积极推动长距离输氢管道的施工、设计、焊接等环节的国家标准研究制定工作。

　　我国政府的政策支持是氢气管道建设赶超其他发达国家的重要因素。2022年出台的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》明确提出，明确将氢气储运技术列为重点发展方向，推动长距离输氢管道示范工程，支持在资源富集区域开展液氢、管道输氢技术试点。2023年，我国首条“西氢东送”输氢管道示范工程被纳入《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》，标志着我国氢气长距离输送管道进入新发展阶段。同时，各级地方政府纷纷依据当地资源禀赋和区位条件，将氢气管道建设纳入地方规划。

　　长距离输氢管道的主要挑战，一是上游制氢端能否提供足够的氢源，这关系到输氢管道利用率和输氢成本的分摊问题。二是下游的用氢市场需求能否匹配管道的设计输氢量，只有将氢气制取、消纳的上下游打通，管道输氢的经济性、便捷性才能得以体现。第三，我国纯氢管道建设尚存在技术方面的瓶颈，但我认为对于中国这个“基建大国”来讲，技术并非长期问题。

　　中能传媒：在氢气储运过程中，哪些问题是业界、学界和社会关注的焦点？作为材料科学专家，请您谈谈未来哪些技术创新或材料突破能显著提升氢储运的现存难题？

　　唐叔贤：氢储运的安全性和经济性是各界关注的焦点，也是其发展的现存瓶颈。

　　国内主流看法认为，管道运输高比例氢气危险系数高。但与普遍看法相反，在管道中运输高比例氢气的情况十分常见。例如，中国香港地区纵横交错的输气管道中含有49%的氢气。通过管道运输含氢混合气体不仅安全可靠，在业界也已实现常态化。

　　公众对氢气安全性的担忧主要源于对其爆炸风险的认知。需明确的是，氢气的爆炸下限与天然气相近，而公众已普遍适应天然气的安全使用模式。从物理特性分析，氢气分子质量较小且扩散速率显著高于天然气。当发生泄漏时，氢气将快速垂直向上扩散，在开放空间环境中难以形成局部聚集，相较于传统燃气更具扩散优势。这一特性使得氢气在通风良好的场景下具有更高的本质安全性。在工程技术层面，通过优化输氢管道接口材料与结构设计，可有效抑制氢气泄漏风险。

　　当前，应对管道输氢安全性问题，主要需解决的是选用适配的管道材料，我国也在该领域开展了大量卓有成效的研究工作。例如，我的团队正与包头钢铁集团有限责任公司合作研发抗氢脆新型材料，重点的研究方向是实现在钢材中添加稀土元素以抑制氢脆现象的技术路径。

　　未来，我国应加大力度推动新材料的开发以改善氢气储运的安全性，减少管道的氢腐蚀。同时，通过优化管壁材料，避免氢气在管道流动过程中将铁锈带出，影响氢气纯度。经济性方面，建议加大力度投入研发新型高分子材料的储氢钢瓶，增加储氢瓶的储氢量。但短期内，氢气通过管道输送仍是最经济理想的运输方式，与当前运输氢气的主流方式——长管拖车相比成本大幅降低。

　　中能传媒：与国际先进水平相比，我国氢气制储运技术的优势和差距是什么？从基础研究到产业化应用，您认为需要怎样的跨领域协作加速技术落地？

　　唐叔贤：在绿氢制备环节，我国与国外相比并不落后，整体处于同一起跑线，且部分技术领域存在显著优势。然而，在质子交换膜（PEM）电解槽、阴离子交换膜（AEM）电解槽方面，仍需进一步提升自主研发能力，以实现关键技术的自主可控。

　　我国在氢气储运领域较国际起步略晚，例如德国早在一个世纪前便已建成纯氢管道，因此我国在技术研发和基础设施建设等层面缺乏经验积累。但凭借完整的工业基础与产业链优势，我国仍具备后发潜力。

　　我国氢能科研领域的部分基础研究的性能数值已经达到国际领先水平，但基础研究与产业化需求存在差异。以制氢环节的关键技术设备——AEM电解槽为例，我国学术界聚焦于提升离子电导率等核心性能参数，将性能不断突破，产出一篇颇具参考价值的学术论文。尽管学界也关注膜的稳定性，但通常将设备测试小时数限制在1000—2000小时即止。而产业界则更关注材料机械强度、长期耐久性等指标。例如，使用5000小时后性能是否急速下降、产生裂纹等。因此，亟需深化完善产学研协作机制，破除沟通壁垒，将产业需求精准传导至基础研究环节，共同攻克技术瓶颈。

　　我认为，我国的优势在于一旦锁定某一新兴领域，便能够在该领域制造出高质量、有价格竞争力的产品。例如，我国在全球清洁能源装备制造领域占据主导地位，光伏组件与风机产量分别占全球78%和60%以上。而这一优势源于强大的技术研发与持续扩大的人才储备——我国高校与企业每年培养的工程师数量已超过美国现有工程师总量。此外，中小企业的技术创新活力不容忽视。此前，国内一中小企业研发负责人曾向我介绍其提升电解槽安全性的创新方案，这些实践案例让我愈发坚信：在可预见的未来，中国将引领氢能产业的技术革新。

责任编辑：王萍