摘要：在積極應對全球氣候變化、加快綠色低碳發展的大背景下，氫能作為能源載體和潛在燃料而備受關注，其與化石燃料不同，可以真正實現碳中和。圍繞氫能輸送與應用，分析氫能全產業鏈：制備、儲存、輸送、加注以及終端應用一系列工藝的研究現狀，梳理氫能輸送及應用過程中存在的關鍵技術問題，明確未來發展趨勢并提出建議。分析表明：國內外針對氫能的研究取得一定進展，但受限于技術成本及安全性等瓶頸因素，氫能暫未得到大規模應用。未來，應針對氫能產業鏈關鍵環節開展核心技術攻關，加速氫能產業發展，實現經濟、安全、高效的氫能供給。

　　關鍵詞：氫能;產業鏈;制取利用;儲存輸送;加氫站;安全

　　全球應對氣候變化的迫切需求推動能源供應與消費體系從以化石燃料為主向高效、可再生的低碳能源轉型。氫能具有靈活高效、清潔低碳、應用廣泛的突出優勢，可以一定程度上緩解油氣資源漸趨枯竭而導致的能源緊張問題[1]，是未來最具發展潛力的二次能源。低碳發展需求成為推動氫能產業發展的重要外部驅動力，與此同時，隨著世界范圍內對風能、太陽能等新能源發電的投資規模持續增大，將“垃圾電”轉化為氫能以保障能源供應成為推動氫能產業發展的內在動力。據世界氫能委員會預測，到 2050 年，氫能供應將占全球總能源需求的 18%。

　　自 2017 年日本率先公布氫能戰略開始，韓國(2019 年)、新西蘭(2019年)、澳大利亞(2019 年)、荷蘭(2020 年)、挪威(2020 年)、葡萄牙(2020 年)、德國(2020 年)以及其他歐盟國家都公布了國家氫能戰略，歐盟委員會(EC)于 2020 年 7 月 8 日提交了歐盟氫能戰略。當前，氫能技術正逐步趨于成熟。制氫環節上，以焦爐煤氣、氯堿尾氣為代表的“灰氫”應用，是氫能產業的起步階段;使用煤或天然氣等化石燃料生產“藍氫”并結合 CCUS 技術實現碳中和，是氫能產業的過渡階段;使用可再生能源或核能生產“綠氫”，是氫能產業的終極階段。

　　儲運環節上，高壓儲氫雖然目前使用較普遍、技術較成熟，但經濟性制約了其大規模發展。用氫環節上，雖然氫氣作為成熟的化工產品被廣泛用于發電、煉油、化工、冶金等行業，但主要應用對象還是以加氫站為樞紐的交通運輸體系及關系民生的燃氣行業。在中國，國務院、發改委等印發了《“十四五”規劃和 2035 年遠景目標綱要》等氫能源行業發展政策，將氫能產業作為加速發展的未來產業方向之一，各大中小城市依此積極制定氫能發展規劃定，未來氫能產業發展規模將超過萬億元。中國氫氣資源豐富，且用氫市場廣闊，大規模發展氫能產業具有很大潛力。

　　1 氫能產業鏈關鍵環節

　　1.1 氫氣性質

　　氫作為相對原子質量最小的原子，化學性質非�；顫�。氫氣在制備、儲存、加注、運輸及使用過程中，都存在性質不穩定導致泄漏爆炸的風險，為實現氫能持續穩定、安全高效應用及商業化推廣，研究不同條件下氫氣的爆炸范圍、點火能量、擴散系數及對材料性能的影響等安全性質，具有重要意義[2]。國際社會網絡首發時間：網絡首發地址：許多國家成立專門的研究機構開展氫安全研究，并成立國際氫安全協會推動氫安全的發展。在此，對與甲烷、丙烷、汽油等燃料相比氫與安全密切相關的性質進行總結[3 4]。

　　1.2 制氫環節氫能是一種二次能源，是通過一定方法利用其他能源制取的。目前常用制氫方法有工業副產制氫、化石能源制氫、水電解制氫等。熱化學制氫、生物質制氫、光解水制氫等新型制氫技術尚處于實驗開發階段，不具備規模制氫技術能力。

　　1.2.1 工業副產制氫

　　(1)焦爐煤氣制氫。中國是全球最大的焦炭生產國。焦爐煤氣是煉焦過程的副產物，除含有大量氫氣(體積分數 55%以上)、甲烷(20%30%)之外，還有一氧化碳、二氧化碳等成分，隨原料煤的不同而有明顯差別[5]。氫氣提純多數采用 PSA 裝置，氫純度可達 99%~99.999%。(2)氯堿工業副產氣制氫。氯堿廠通常采用石棉隔膜電解槽電解飽和食鹽水得到燒堿、氯氣及氫氣。(3)輕烴裂解制氫。主要有兩種方法：丙烷脫氫和乙烷裂解。該方法得到的氫氣純度較高，雜質含量較低，提純難度較小;但受制于原材料，成本較高。

　　1.2.2 化石能源制氫

　　(1)天然氣制氫。是氫氣的主要來源，主要有兩種方法：蒸汽重整和部分氧化，蒸汽重整技術是目前工業應用最廣泛、最成熟的天然氣制氫工藝。蒸汽重整[6]屬吸熱反應，需要在高溫下進行，催化劑需要滿足高甲烷轉化活性、長壽命、高氫氣選擇性、高機械強度以及要在 700~850 ℃時表現出高穩定性和良好的傳熱性[7]，通常使用 Ni 作為催化劑。

　　(2)煤氣化制氫。使煤與氣化劑在一定溫度、壓力等條件下發生化學反應，得到以 H2和 CO為主要成分的氣態產品，然后經 CO 變換及分離、提純等處理而獲得具有一定純度的氫[8]。煤氣化制氫成本低，原料來源廣泛，適合大規模制取，在中國具有良好的應用基礎。

　　(3)甲醇制氫。現階段，利用甲醇制氫主要有 3 種方法：甲醇裂解制氫、甲醇部分氧化重整制氫、甲醇水蒸氣重整制氫。根據以往實驗研究成果，甲醇裂解及甲醇部分氧化重整得到的產物中，CO 含量通常高于 10%，而氫氣含量較低，制氫效率低。相比之下，甲醇水蒸氣重整制氫得到的產物中，氫氣占比高，因而應用較廣泛，其制備過程是將甲醇與水置于反應器中，在一定溫度和壓力下，經催化劑催化重整產生氫氣及其他附加產物[9]。

　　1.2.3 水電解制氫電解水制氫是在直流電作用下，通過電化學過程將水分子解離為氫氣與氧氣，并使之分別在陰、陽兩極析出[10]。電解液體系包括堿性水電解、質子交換膜、堿性陰離子交換膜、固體氧化物水電解等，其使用的材料和工作條件不同，但工作原理是相同的。根據工作溫度，分為低溫電解和高溫電解[11]。熱化學分解水制氫是由 Funk 和 Reinstrom 提出的一種利用熱化學過程分解水的制氫方式，其利用循環材料經過兩步或兩步以上反應在一定溫度下實現分解水制氫[12];光解水制氫是一種前景廣闊的能源轉化方式，分 5 步完成：反應物在光催化劑表面吸附;光催化劑吸收光產生電子 空穴對;電子和空穴從本體到表面分離與遷移;水還原與氧化的表面反應;從催化劑表面解吸產物[13]。生物質制氫也是可再生能源的良好選擇之一。

　　生物質通過氣化和微生物催化方法制氫;氣化制氫是指在空氣、水蒸氣等氣化劑中，將碳氫化合物轉化為含氫可燃氣體;生物質氣化制氫需要借助催化劑加速中低溫反應;微生物制氫是利用微生物代謝制取氫氣[14]。生物質來源包括能源作物、農業廢棄物、林業廢物、商業和社區廢物。近年來，藻類因其較高的發育速率及碳水化合物性質而成為一種極具潛力的第三階段原料，備受關注[15]。

　　1.3 儲氫環節儲氫方法主要分為氣態儲氫、液態儲氫、固體儲氫 3 種。高壓氣態儲氫是現階段主要儲氫方式。

　　1.3.1 高壓氣態儲氫高壓氣態儲氫是將壓縮氫氣以高密度氣態形式在高壓下儲存，是發展最成熟、最常用的儲氫技術。該技術的儲氫密度受壓力影響較大，而壓力受儲罐材質限制。氫氣質量密度隨壓力提高而增大，在 30～40 MPa區間增大較快，在壓力大于 70 MPa 后變化很小。因此，儲罐工作壓力應在 35～70 MPa 之間。高壓氣態儲氫容器主要有高壓儲氫氣瓶、高壓復合儲氫罐、玻璃儲氫容器[20]。

　　1.3.2 液態儲氫液態儲氫技術主要有低溫液態儲氫和有機液態儲氫兩種。低溫液態儲氫是將氫氣在一定條件下壓縮冷卻至液化后再置于絕熱真空容器中的一種儲氫方式。與氣態氫相比，液態氫密度更高，是氣態氫的 845 倍。這種儲氫方式輕巧緊湊，特別適于儲存空間有限的場合，如航天飛機用的火箭發動機。迄今世界上最大的低溫液化儲氫罐位于美國肯尼迪航天中心，容積達 112×104L[21]。

　　液態有機儲氫系統主要由少氫有機化合物和多氫有機化合物組成，通過催化加氫反應將少氫有機化合物轉化成多氫有機化合物將氫氣儲存起來，通過其逆過程便可實現氫氣的釋放[22]。常用不飽和液體有機物包括環己烷、甲基環己烷、咔唑、乙基咔唑、反式 十氫化萘等。環己烷和甲基環己烷等在常溫常壓下，即可實現儲氫[23]。早在 20 世紀 80 年代，就有人提出有機液態儲氫技術，相比其他儲氫方式，該技術儲氫量大、能量密度高，且在常溫常壓下即可穩定存在，儲存設備簡單�；�于此，有機液態儲氫技術受到廣泛關注，成為具有廣闊發展前景的儲氫技術。

　　1.3.3 固態儲氫固態儲氫是一種通過吸附作用將氫氣加注到固體材料中的方法，儲氫密度約是同等條件下氣態儲氫方法的 1000 倍，而且吸氫、放氫速度穩定，可以保證儲氫過程的穩定性[24]。與高壓氣態儲氫和液態儲氫相比，固體儲氫技術儲氫密度高、安全性好。綜上，對各種儲氫方法優缺點[20 21,25]進行對比分析。固態儲氫與其他兩種儲氫方式相比，儲氫密度更高、運輸更方便、安全性更好，應用前景良好。但這種儲氫方式的發展和應用需要依賴儲氫材料的開發和利用。目前采用的固體儲氫材料主要有金屬氫化物材料、絡合物儲氫材料、碳納米管儲氫材料、沸石以及新型類沸石材料等[26 27]。鎂基儲氫材料具有儲氫量高、無毒性、鎂資源豐富、成本低廉、安全性高等優點，應用前景廣闊[28]。在幾個高電位氫化物體系中，氫化鎂因其較高的體積氫密度和質量氫密度而成為研究最多的材料之一[29]。

　　固態儲氫與其他兩種儲氫方式相比，儲氫密度更高、運輸更方便、安全性更好，應用前景良好。但這種儲氫方式的發展和應用需要依賴儲氫材料的開發和利用。目前采用的固體儲氫材料主要有金屬氫化物材料、絡合物儲氫材料、碳納米管儲氫材料、沸石以及新型類沸石材料等[26 27]。鎂基儲氫材料具有儲氫量高、無毒性、鎂資源豐富、成本低廉、安全性高等優點，應用前景廣闊[28]。在幾個高電位氫化物體系中，氫化鎂因其較高的體積氫密度和質量氫密度而成為研究最多的材料之一[29]。

　　1.4 輸氫環節

　　依據輸送時氫氣所處狀態，氫能運輸方式可分為氣氫輸送、液氫輸送、固氫輸送[30]。目前適用于大規模氫能運輸的成熟技術方案主要有集裝管束運輸、管道運輸及液氫槽車運輸。

　　綜合比較 3種氫能運輸方式，管道運輸與集裝管束、液氫槽罐車相比，技術要求在中等范圍，技術成熟度相對較高，且對市場價格敏感性低，不會因市場變化而發生較大波動。國家發展改革委、國家能源局 2022 年發布的《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》指出：在滿足安全和質量標準等前提下，探索輸氣管道摻氫輸送、純氫管道輸送、液氫運輸等高效輸氫方式。因此，從管輸及應用系統入手是氫能規�；�發展的關鍵抓手，是解決氫能供需問題的重點方向。

　　1.5 加氫站注氫環節加氫站被認為是氫燃料電池汽車可以商業化發展的前提條件之一。加氫站有多種分類方法，通常分為站外制氫和站內制氫兩種類型[46]。很多發達國家將燃料電池汽車和加氫站的發展作為國家重要的能源戰略進行規劃，設立了專項研究團隊開展研發與推廣。

　　日本在能源戰略計劃中提出，到 2020 年要建設 160 座加氫站，投入約 4×104輛氫燃料電池汽車運營;德國則計劃在 2023 年實現 400 座加氫站和 10×104 輛氫燃料汽車投入運營[44]。中國氫能發展起步較晚，加氫基礎設施建設始于“十一·五”期間，2006 年建成的北京永豐加氫站是中國最早的加氫站[45]。

　　此后，中國不斷發展綠色能源經濟，在 2016 年發布的《節能與新能源汽車技術路線圖》中明確提出中國氫能戰略發展目標：2020—2030 年間，實現加氫站從 100 座到 1000 座的數量提升。截至 2020 年底，全球共有 553 座加氫站投入運營，歐洲共有 200 座加氫站，其中德國 100 座，法國 34 座;亞洲有 275 座加氫站，日本 142 座，韓國 60 座，中國 69 座。加氫站作為氫燃料電池汽車規�；�發展過程中必不可少的基礎設施，必須確保其各個環節的安全性。加氫站風險評價方法主要分為快速風險評級、量化風險評價兩種。

　　Rosyid 等[47]對儲罐破裂導致瞬時氣態氫釋放過程進行故障樹分析，從基本事件出發估算頂上事件儲罐破裂發生的概率。Kikukawa 等[48]利用已有35 MPa 氫氣數據外推 70 MPa 氫氣數據，對 70 MPa 燃料電池汽車加氫站進行風險評估，采用 FMEA 和HAZOP 方法識別了 721 個故障場景，結果表明：70 MPa 加氫站安全距離與 35 MPa 加氫站安全距離相同;之后又利用 FMEA 和 HAZOP 方法對液氫加氫站進行風險評估，確定了 131 個事故情景，提出 67 項安全保障措施[49]。

　　李志勇等[50]對上海某氫氣站開展定量風險評價，研究了氫氣站發生嚴重事故的傷亡距離。Nakayama 人[51]通過 HAZID 分析對某汽油氫氣混合加氣站開展危險辨識，該加氣站使用以甲基環己烷為有機氫化物現場制氫，結果確定了 314 種涉及汽油和有機氫化物系統的事故情景，進而通過數值模擬對加氫站多米諾骨牌效應情景進行研究，結果表明：甲基環己烷和甲苯的池火可能損壞站內設備;氫氣儲罐可能因池火熱輻射而破裂[52]。

　　Hye 等[53]對城鎮高壓加氫站開展定量風險評估，結果表明：管式拖車和分配設備泄漏以及管式拖車潛在爆炸是主要風險。目前，加氫站注氫環節研究主要存在以下問題：工程設計、建設、運營管理等可參考標準少，是否適合中國國情沒有科學驗證與成熟結論;標準規范不健全，內容參差不齊，個別條文可操作性不強;歸口管理單位多，技術標準不統一;中國加氫站相關標準規范中，安全間距采用經驗類比值，數值較大，增加了加氫站占地面積，增大了加氫站推廣難度。

　　1.6 氫能終端應用環節

　　1.6.1 氫燃料電池汽車2014 年，日本研發出世界上第一款續航能力達到 500 km 的氫燃料電池汽車。

　　此后兩年，奔馳公司與福特公司共同開發了一款氫燃料電池概念車型，可提供 450 km 氫氣續航里程和 48 km 電動續航里程，并且可以外接充電。中國氫燃料電池汽車發展相對緩慢，隨著綠色能源經濟的發展，近年來國家能源政策逐漸向氫燃料傾斜，促進了氫燃料電池汽車的較快發展。根據目前已有技術及市場需求，氫燃料電池種類眾多，其原理主要是使氫氣與各種化學材料進行化學反應，氫氣被催化而產生電能。由于制作材料不同，氫燃料電池種類各異，質子交換膜式燃料電池是最常見的一種。氫燃料電池發電的具體反應過程：陽極上的氫在催化劑作用下分解為 H+和電子，H+穿過隔膜到達陰極，電子則在外部電路運行，從而產生電能;陰極上的氧在催化劑作用下與電子、H+發生化合反應生成水[54 55]。

　　2 氫能輸送及應用關鍵問題研究進展

　　2.1 安全氫氣是一種無色無味氣體，易泄漏擴散;在常溫常壓空氣中，可燃范圍寬，易爆炸，爆轟極限體積分數為 11%～59%，爆轟速度為 1 480～2 150 m/s[58];氫對金屬管道和設備具有劣化性，易發生氫損傷。毋庸置疑，氫的使用存在較高風險，因此，明確危險因素，對預防氫氣應用中的危險事故具有重要意義。

　　2.1.1 泄漏擴散氫是一種比甲烷小得多的分子，其通過管壁和接頭的泄漏可能性更大。美國燃氣技術研究院研究結果表明，氫氣在鋼管或鑄鐵管中的體積滲透泄漏速率約是天然氣的 3 倍[59]。滲漏主要發生在非金屬材料和接頭中。在非金屬管道中，氫氣滲漏速率約是甲烷的 4~5 倍，且隨著管道壓力升高，滲漏速率增大[60]。另有研究表明，若有體積分數 20%的氫氣摻入天然氣管道系統中，混合氣滲漏損失約是天然氣的 2 倍，但經濟性影響不大。

　　針對荷蘭供氣管網，當配氣系統中加入體積分數 17%的氫氣時，滲漏損失量僅占所輸氫氣量的 0.0005%[59]，可忽略不計。氫氣密度很小，擴散性強，發生泄漏后擴散能力強。劉延雷等[61]利用 Fluent 建立了管道運輸高壓氫氣和天然氣泄漏擴散模型，得到相應的泄漏擴散特性。

　　與天然氣相比，氫氣泄漏擴散形成云團大且集中，氫氣初始泄漏速率遠大于天然氣，與周圍環境達到壓力平衡所需時間短;氫氣云團擴散最大高度比天然氣增加得快，因此，近地面天然氣泄漏產生的危險性比氫氣大。Denisenko 等[62]總結了可預見的氫氣泄漏到不同形狀、大小、邊界條件的密閉空間中，導致氫氣 空氣可燃氣云形成、演化機制及動力學實驗結果，認為氫氣在受限空間內有兩種擴散模式：“填充箱”(Filling box)模型和“衰落箱”(Fading up box)模型。天然氣摻氫管道泄漏后的擴散情況可能因環境條件而發生變化，Wilkening 等[63]建立了有風和無風條件下氫氣 甲烷混合物和純甲烷的小孔泄漏模型，結果表明：

　　摻氫混合物的泄漏速度與泄漏量遠大于甲烷。Lowesmith 等[64]開展了兩次摻氫體積分數為 22%的天然氣 氫氣混合物管道失效實驗，結果表明：天然氣泄漏質量流量略高于混合氣，天然氣摻入氫氣對火災的輻射特性影響不大。摻氫天然氣事故下的泄漏不同于天然氣，摻氫后輸氣管道事故的發生概率也將發生變化，例如：因氫氣與空氣之間的湍流混合，從加壓設備泄漏的氫氣可能會自燃[65]。從高壓儲存系統泄漏的氫氣通過孔徑很小的泄漏口時，可能在出口外形成高壓、欠膨脹射流[66]。氫氣在車庫、廠房、站房等受限空間中泄漏后，易積聚形成爆炸混合物。

　　2.1.2 燃燒爆炸氫氣具有燃燒速度快、點火能低等特性，因此，氫氣在生產利用過程中的火災爆炸危險性較大。從 20 世紀 50 年代開始，國內外對摻氫燃氣的燃燒特性及其影響機制開展了大量研究。

　　燃料摻入氫氣后火焰速度增大，可能導致劇烈燃燒甚至發生爆炸。有研究表明：當燃料摻氫體積分數超過 45%時，存在爆燃轉變為爆轟的危險[67]。鄭凱[68]通過實驗與數值模擬研究了氫氣 甲烷 空氣混合物爆燃預混火焰傳播特征，發現摻混氫氣能夠明顯縮短火焰傳播時間，同時爆炸壓力峰值隨氫氣體積分數增大而增大。Bouras 等[69]研究發現：氫氣摻混提高了甲烷火焰的溫度和速度，并減少 CO 的排放。尚融雪等[70]通過實驗與數值模擬研究，得出結論：在相同初始溫度下，摻氫天然氣層流預混火焰傳播速度在高摻氫比條件下增大更顯著;在相同當量比下，摻氫天然氣層流預混火焰傳播速度及絕熱火焰溫度隨初始溫度升高近似呈線性增大。

　　2.2 成本

　　隨著氫能戰略的發展，氫能產業成本逐漸成為備受關注的問題。依據氫燃料發展統計數據，氫作為燃料的成本與傳統化石燃料相比，經濟優勢明顯[92]。在技術層面，氫能發展面臨的經濟挑戰主要包括：①降低氫氣生產成本;①開發環境友好和無碳的清潔氫氣生產系統，并實現大規模生產;①氫氣輸送和分配基礎設施的開發建設;①氫氣存儲系統的開發建設;①大幅降低燃料電池成本并提高其耐用性[93]。制氫工藝分為傳統制氫技術和新型制氫技術兩類[94]。因制氫設備、規模、原料不同，不同制氫工藝的制氫成本也不同。使用化石能源制氫成本相對較低，可以大規模生產，但碳排放量超標，與環境友好需求相悖。使用工業副產品制氫成本也不高，技術比較成熟，但限制較多。電解水制氫綠色環保，但電能消耗量大，成本高。

　　熱化學制氫與催化劑技術水平密切相關。生物質制氫和光解水制氫等新型制氫技術處于研發初級階段，制氫成本受實際生產條件影響較大。長管拖車輸送高壓氣氫是目前主流氫氣運輸方式，技術成熟，但受限于所運輸的氫氣質量小，而儲氫容器本身質量過大，最終運輸的氫氣質量只占整體運輸質量的 1%2%，運輸效率過低。隨著運輸距離的增加，單位質量氫氣運輸成本直線上升。

　　加氫站是整個氫能產業鏈的終端。典型加氫站由儲存系統、壓縮系統、加注系統、控制系統等組成。除土建成本和管閥成本外，加氫站建設成本集中在核心設備的選用上，目前中國缺乏成熟量產的加氫站設備廠商，而從國外進口設備極大提高了加氫站建設成本。氫能燃料電池汽車與加氫站的發展相互促進又相互制約。國外氫燃料電池汽車整車性能漸趨完善，接近傳統汽車水平，成熟度接近產業化階段，如日本豐田、本田及韓國現代汽車，其中豐田 Mirai 汽車銷量處于世界領先水平[95]。

　　在中國，氫燃料電池汽車在整車總體布置、氫氣消耗量等基本性能方面與國際水平差距不大，但在燃料電池汽車核心技術上，還存在較大差距，致使加氫站無法投入大規模運營，氫能發展緩慢。高成本氫能應用對技術發展、生產規模、國家政策扶持等均要求較高，而國家能源戰略轉型需要全社會高度關注以形成推動化石能源向綠色能源轉型的聚合力。為突破氫能利用的成本瓶頸，國際社會紛紛出臺氫能戰略，競相采取政策扶持[96]。

　　3 結論與展望

　　氫能作為具有高效供能效應的清潔能源，在全面應對全球氣候問題、推動全球綠色經濟發展的大背景下，發展前景廣闊。在大量文獻調研的基礎上，對全球氫能產業鏈研究發展現狀進行分析和探討。目前，國內外氫能研究取得一定進展，但受制于技術、成本及安全性等瓶頸，氫能暫未得到大規模應用。建議未來加強以下研究：

　　(1)在制氫環節，目前以具有成本優勢的化石能源制氫、工業副產氫為主，太陽能制氫、生物質制氫等技術處于研究和示范階段，可再生能源發電后電解水制氫是未來制氫技術的重要發展方向。(2)在儲氫環節，目前高壓氣態儲氫是中國主流發展方向，但其存在安全隱患大和儲氫密度低等問題。有機液體儲氫配合成熟的成品油供銷體系具有非常優秀的發展前景，可由此技術為突破口，打破氫能儲存技術壁壘，加速氫能產業發展。

　　(3)在輸氫環節，目前氫能大規模應用的有效途徑是利用管道實現長距離跨地區運輸，無論是氣氫管道輸送還是液氫管道輸送，在金屬/非金屬管材評價、安全運行、工藝方案及標準體系等方面仍存在諸多關鍵難題亟待解決。(4)在用氫環節，燃料電池性能提高、經濟成本降低以及加氫站建設等問題是目前限制氫燃料電池發展的重要因素，解決這些問題是實現氫能燃料電池商業化應用的關鍵。借助在役燃氣系統消納氫氣，實現“氫進萬家”，是推動氫能大規模應用的主要手段。

　　(5)針對氫的事故演化特征及規律，存在事故特征演化規律不清、失效后果難預測、防護效果差等問題。因此，尚需進一步研究純氫、摻氫滲的泄漏、積聚、燃燒、爆炸事故特征及演化規律，同時建立失效定量評價方法及完整性管理體系，研發泄漏監測技術。(6)針對臨氫環境下管材相容性評價，國內外均缺乏純氫、摻氫環境中材料 載荷 環境多因素耦合作用下管道和連接部位的氫失效原位測試方法，以及純氫、摻氫管道系統的相容性評價方法。(7)針對氫能產業鏈關鍵環節，尚需從標準制訂、示范工程或科技試驗平臺建設等方面提升研究水平。

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　　作者：劉翠偉 裴業斌 韓輝 周慧 張睿 李玉星 朱建魯 王財林 孔瑩瑩