氢能，作为九大新能源之一，具有来源广泛、清洁环保、可循环利用等诸多优点，对于推进节能减排、调整能源产业结构及应对全球气候变化有着重要意义。
然而，氢能技术链条长、难点多，现有技术经济性还不能完全满足实用需求，亟须从氢能制备、储运、加注、燃料电池、氢储能系统等主要环节创新突破，重点突破“卡脖子”技术。那么，我国在氢能产业链各环节上是如何推进技术研发的？又取得了哪些创新成果呢？
升级超纯制氢技术
电解槽、纯化、提纯设备……在北京环宇京辉京城气体科技有限公司（下称环宇京辉）的电解水制氢车间里，每小时就可以制取500立方米、纯度极高的氢气。同时，每产一立方米的氢气仅消耗4至5度电。
“最近，我们在氢气纯度上又实现了突破，能够制取纯度为99.99999%的氢气。”环宇京辉生产运行总监牛铁洋表示，环宇京辉曾高质量地完成冬奥会期间氢气供应保障工作。2020年10月，环宇京辉参与了“科技冬奥”重点专项“‘氢能出行’关键技术研发和应用示范”项目，为北京赛区的延庆金龙、张家口赛区的崇礼南等地加氢站提供氢气供应及运输服务，截止到今年3月13日，共计供氢98吨，运输氢气456车次。
“如今，我们在煤、天然气提碳制氢，气态高压储氢，超纯氢气提纯，副产氢提纯等方面，形成了多项核心技术，已拥有20余件专利。”牛铁洋介绍，为尽快推进创新技术落地应用，环宇京辉已在公司附近及窦店高端制造基地建成了两座加氢站，与北京化工大学、北京理工大学等高校成立联合实验室，在低温吸附法生产高纯氢等制氢技术上继续探索。
创建高压储氢系统
北京冬奥会主火炬“大雪花”令很多人记忆犹新，这是冬奥会历史上首次实现火炬零碳排放，是世界首套高压储氢火炬。这套高压氢气储供气系统正是北京天海工业有限公司（下称天海工业）自主研发的成果。“我们采用模块化设计理念，从储氢瓶的材质、阀门、管路到减压系统，在每一个零部件的选型、制造工艺及可靠性上，都经过了反复实验确认。”天海工业总工程师岳增柱介绍，延庆、张家口赛区等三个分会场的冬奥火炬台与主会场一同点燃，也采用了公司研发的35兆帕储氢系统。
“早在2017年，我们开始研发70兆帕车载用高压储氢罐。”岳增柱介绍，公司与清华大学、浙江大学等高校以及福田汽车、宇通客车等企业合作，针对燃料电池公交客车、公路客车以及轿车应用的70兆帕储氢罐及供氢系统，先后开发出三种规格的70兆帕储氢产品。为进一步提升产品性价比，快速实现商业化，公司历时半年时间，于2021年初研发出新一代高压储氢罐，成本相比第一代下降约30%，为北京冬奥会140台氢能源大巴车提供了配套应用保障。
“目前，我们已提交了‘一种车用高压气瓶’‘一种车用缠绕气瓶塑料内胆及加工方法’等多件专利申请。接下来，我们将在高压储氢、低温液氢以及氢能运输等多个领域继续布局专利。”岳增柱表示。
研发氢燃料电池
“随着公司纵向一体化产品体系的逐步完善，亿华通最新一代大功率氢燃料电池发动机系统功率密度已经提升到810瓦每千克，达到国际先进水平。”北京亿华通科技股份有限公司技术研发副总经理李飞强介绍，在北京冬奥会和冬残奥会期间，公司利用“一种燃料电池低温快速冷启系统及车辆”“燃料电池车的冷启动控制方法”等专利，实现燃料电池发动机在-30℃自启动。搭载该系列发动机的700多辆大巴，为北京冬奥会提供了绿色出行保障，累计运营里程260余万公里，减碳2200余吨。截止到2022年5月6日，公司共提交751件专利申请，拥有发明专利46件。下一步，公司将在功能提升、个性化场景等方面挖掘潜在技术，继续布局专利等知识产权。
7205车次、16.06万人次、88.85万公里、减少碳排放近700吨……北京冬奥会和冬残奥会闭幕后，近200辆“氢腾”大巴车圆满完成冬奥会和冬残奥会的接驳任务，结束了52天的闭环，回到了它们温馨的家——国家电投集团氢能科技发展有限公司（下称国氢科技）。“这些都是我们的氢燃料电池汽车实实在在跑出来的宝贵数据。在北京冬奥会和冬残奥会的交通保障过程中，我们的‘氢腾’和日本丰田燃料电池汽车同台竞技，在低温启动、爬坡能力等多个方面毫不逊色，甚至更胜一筹。”国氢科技首席技术官柴茂荣自豪地表示，“氢腾”大巴车搭载的‘氢腾’燃料电池系统以及其中的催化剂，碳纸GDL，钛基双极板，膜电极等，全部由国氢科技自主研发，在北京冬奥会和冬残奥会上均实现批量运行验证。
“我们的研发人员占比80%以上，已经成立了质子交换膜、双极板、膜电极组装等多个实验室。目前，公司提交了200余件专利申请，拥有‘用于燃料电池的催化剂及其制造方法、燃料电池’‘具有高效离子传输通道的全氟离子交换树脂及其制备方法’等二十余件发明专利。”柴茂荣表示，下一步，公司将加快碳纸、双极板、水电解膜的技术研发及专利布局，从燃料电池的系统性结构性单位着手，从上游延展至下游，打通全产业链，推动我国燃料电池实现跨越式发展。（刘弘一）
（编辑：晏如）
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