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氢能技术有望使“地月经济圈”成为现实
清洁能源的使用是世界发展的一大趋势,其来源值得我们认真研究。这当中,氢能是尤其值得关注的,氢能在交通运输动力、工业原料和热源、家庭和建筑供能、军事及科研领域等方面都得到了应用,具有很好的前景。


如果未来需求量到了一定的规模,液氢大宗国际交易也可以像现在液体天然气的模式一样进行。不过就目前来说,无论是制氢、储运还是用氢,我国氢能发展都有一些问题需要思考与解决。


在制氢方面,当前化石能源制氢占主导地位,但化石能源储量有限,且有碳排放、环境污染问题有待解决。据此而言,深绿制氢技术应该是未来的发展趋势,不过这一技术目前还存在制氢成本高、大规模工程应用技术不成熟等问题。


在储运方面,要想实现未来氢能的规模化应用,就必须解决氢的安全、高效、低成本、高便利性储运问题。比如,液氢储运需解决氢液化、储运、加转注及液氢加氢站等方面的技术及装备问题;高压储运需提升管束车储运效率以及70MPa高压车载气瓶制造及检测技术、碳纤维等材料生产技术等。


在用氢方面,则急需掌握长寿命高压比隔膜压缩机技术,实现关键部件的国产化。当前,电堆成本高、寿命短制约了氢燃料电池的应用,需要加快燃料电池关键部件国产化,发展燃料电池动力系统总成技术。而且,我国液氢加氢站技术与国外还存在一定差距,也要实现关键设备的国产化。


需要根据不同的用氢场景,比如小型还是大型、移动还是固定、地面还是太空等,选用适合的制氢、储氢技术路线。基于当前的情况,我国要持续发展多元化深绿制氢技术、液氢储运及加氢站技术,要探索符合我国国情的氢能发展之路。比如,依据我国煤炭资源丰富的特点,需重点发展低成本煤制氢技术。


在我国氢能发展过程中,中国航天技术起到不可磨灭的作用。自1970年4月24日我国第一颗人造地球卫星发射成功,液氢工业化应用就拉开了序幕。后来,我国相继攻克液氢液氧混合比调节、高速轴承在液氢中运转、液氢长距离管道输送绝热等技术难题,并试验成功液氢涡轮泵使我国具备了动力输送液氢能力,液氢才开始大规模应用。随着液氢液氧发动机的研制和应用,可以说,中国航天领域已经形成了完整的液氢技术链条,从生产、储存、运输、试验测试到安全监控,积累了大量成果,形成了相应的标准规范。


几十年来,中国航天氢能应用掌握了一系列主要核心技术,包括制氢、储运、液氢加氢站、氢燃烧、氢安全应用规范等。目前,这些经验、成果、技术正逐步推广应用到民用方面。


此外,氢能在未来的太空探索中也将大有可为。水不仅可为太空生存提供保障,而且能分解成火箭燃料的主要成分——氢和氧。未来在地外太空探索中,可由氢氧发动机输出动力、氢氧燃料电池提供能源,实施“地外动力—能源—生保一体化系统”解决方案,满足地外生存、生活、生产需要。届时,地外金属矿开采指日可待,“地月经济圈”有望成为现实。

来源:中国科技报