数字储能网讯：氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，在全球能源转型和应对气候变化中扮演着日益重要的角色。本版今日起刊发“关注氢能”系列科普报道。这一期，让我们先来了解什么是氢能吧。

清洁低碳

氢在元素周期表中位于第一位，是地球上质量最轻的化学元素。氢在地球上主要以化合物的形态储存于水和化石燃料中，是宇宙中分布最广泛的物质，构成了宇宙质量的75%。

氢储量丰富，来源广泛，能够满足大规模应用需求。在氢的应用过程中，氢与氧反应只生成能量和水，氢在燃料电池电化学反应过程中或是作为工业原料，都不会产生污染物和二氧化碳，可以真正实现零碳排放。

氢不仅可以作为单一的能源载体，还能够与其他化学元素结合生成多种氢基衍生物，如氨、甲醇等，在能源和工业领域具有丰富的应用场景。氨由氢气和氮气反应合成，是化肥生产的关键原料，还可作为无碳燃料或氢气的运输载体，解决现阶段氢气储存和运输不便的难题。甲醇由氢气与一氧化碳或二氧化碳反应生成，是化工生产的重要原料，也因较高的能量密度和相对稳定的化学性质，成为燃料电池与内燃机的替代燃料之一。

与其他常见燃料相比，氢热值高，利用形式多样，可作为替代化石燃料的新型燃料。氢既可以通过氢内燃机和氢燃气轮机直接燃烧提供动力和电力，还能够通过氢燃料电池发生电化学反应实现供电供热。

氢能是指氢作为能量载体通过化学反应产生的能源。比如，氢气在燃料电池中与氧气反应生成水，并在此过程中产生电能；或直接燃烧产生热能。氢能在自然界不是天然存在的，需要通过一次能源化学加工或转化产生。氢能具有来源广泛、便于储存、灵活高效、清洁低碳、安全可控的特点，被广泛认为是未来最具有发展潜力的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。

氢能可以实现大规模存储、远距离输送和“氢—电”互换，对于优化能源结构、保障能源安全具有重要意义。一方面，氢能可以规模化替代化石能源，降低我国油气对外依存度。通过可再生能源大规模电解水制取的氢气（绿氢），可在交通、化工等领域大规模替代石油和天然气，有效减少油气进口，保障国家能源对外安全。另一方面，建立“电氢体系”，可以实现国家能源供给多元化。氢能作为实体能源，运输途径多样，能实现跨时间和跨地域的时空转移。未来如果建成氢能供给与应用网络，可以提升我国能源系统的安全性。

我国具有良好的制氢基础与大规模的应用市场，发展氢能优势显著。近年来，氢能的应用场景加速拓展，产业链中下游实现“多点开花”。我国首列氢能源市域列车成功达速试跑，实现全系统、全场景、多层级的性能验证；全球首个氢气品质移动检测车公开亮相，攻克可移动化气体痕量高精度分析技术的“卡脖子”难题；国家能源氢储运创新平台推动我国氢储运关键技术自主化和产业链自控……

氢能产业链

氢能产业链有多个环节，上游是氢气的制备环节，中游是氢气的储运环节，下游是氢气的加注与应用环节。

氢气需要通过制氢技术进行提取。氢气的主要制取技术包括化石燃料制氢（如煤制氢、石油制氢、天然气制氢等）和非化石燃料制氢（如电解水制氢、生物质制氢、太阳能制氢等）。现有制氢技术大多依赖化石能源，无法避免碳排放。氢能根据制取方式和碳排放量不同，主要分为灰氢、蓝氢、绿氢三种。

●灰氢：通过化石燃料（如煤炭、天然气）制取氢气，对释放的二氧化碳不做任何处理，碳排放量高。由于生产成本较低且技术相对成熟，目前，灰氢占了全球氢气产量的最大份额。

●蓝氢：在化石能源制氢的基础上利用碳捕集、利用与封存技术捕获和存储生产过程中产生的二氧化碳。由于碳排放量远低于灰氢，蓝氢被视为过渡性低碳能源。

●绿氢：通过可再生能源（如太阳能、风能、水能、生物质能等）生产的氢气，在制氢过程中基本上不产生温室气体，因此被称为“零碳氢气”，被视为未来氢能生产的理想来源。

氢气的存储与运输是连接氢气生产和终端应用的关键环节。作为一种清洁能源，氢气的储运不仅直接制约其在能源系统中的应用效率，也对氢能经济的整体成本构成起到重要作用。氢气的存储方式在很大程度上取决于其用途、存储量及运输距离，目前主要包括高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢三种。各种方式根据其技术特点，有着相应的应用场景。从技术发展方向看，高压气态储氢技术比较成熟。氢气的运输方式包括高压气态运输、低温液态运输以及管道输氢等，方式的选择取决于运输距离、运输量及经济性。

氢能在交通、工业、建筑和电力等诸多领域均有广阔应用前景。在交通领域，公路长途运输、铁路、航空及航运将氢能视为减少碳排放的重要燃料之一。氢能除了具有能源燃料属性外，还是重要的工业原料，可代替焦炭和天然气作为还原剂，消除炼铁和炼钢过程中的绝大部分碳排放。在电力领域，通过“电—氢—电”的转化方式，氢能可成为一种新型的储能形式。同时，电氢耦合也将在我国构建现代能源体系中发挥重要作用。

快速发展

在全球应对气候变化挑战的大背景下，氢能已成为全球主要国家加快能源转型升级、培育经济新增长点的重要战略选择。目前，已有60多个国家和地区将氢能纳入能源战略。

2022年3月，我国印发《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》，系统谋划和整体推进氢能产业高质量发展，努力打造多元主体、协同创新、集群发展的氢能产业生态。近年来，在该规划的指导下，我国系统推进氢能全产业链建设，在创新体系培育、基础设施布局、应用场景拓展及政策制度完善等领域持续发力，已初步构建起较为完整的氢能产业体系，氢能产业“制储输用”各环节呈现积极发展态势。

目前，我国已建成可再生能源制氢项目产能占全球比例超50%，我国成为可再生能源制氢及相关产业发展引领者。“三北”地区氢能产业发展迅速，一批项目建成投运，逐步贯通氢能“制取—储运—应用”全流程，发挥了较好示范作用。同时，我国积极推动氢能产业链、供应链、创新链合作，参与国际标准和认证体系建设，为全球能源转型贡献中国智慧。