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但無(wú)論哪種制取方法，都必須要有能源支撐，并在此基礎(chǔ)上有灰氫、藍(lán)氫、綠氫之分。通過(guò)煤和天然氣等化石能源制取的氫氣稱為灰氫，因?yàn)楂@得氫氣的過(guò)程中產(chǎn)生了大量碳。如果是通過(guò)天然氣制氫，加入了碳捕捉和儲(chǔ)存技術(shù)，提升了清潔度之后，所制取的氫氣被稱為藍(lán)氫，意思是雖然產(chǎn)生了碳，但進(jìn)行了技術(shù)處理，遏制了碳排放。而如果通過(guò)可再生能源制取氫氣，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)制取過(guò)程凈零排放，這被稱為綠氫。

目前來(lái)看，煤制氫耗能小，但制備1公斤氫氣會(huì)排放約10公斤二氧化碳。如果用天然氣水蒸氣重整制氫，1公斤氫氣耗電約11度，如果碳捕集技術(shù)目前也還沒(méi)有完全克服。如果用電解水制氫則要耗電約48度，能耗之高會(huì)讓人感慨，如此高能耗能支撐氫能產(chǎn)業(yè)的美好未來(lái)嗎？

近日，四川大學(xué)芶富均教授帶領(lǐng)的液態(tài)金屬團(tuán)隊(duì)公布了一項(xiàng)成果，在國(guó)內(nèi)首次研發(fā)出液態(tài)金屬熱裂解裝置，以液態(tài)金屬為媒介，助力甲烷裂解，實(shí)現(xiàn)零排放、低成本、高效制氫。實(shí)驗(yàn)室里，芶富均教授設(shè)計(jì)了一個(gè)3米高的“方盒子”，液態(tài)金屬燃燒形成高溫環(huán)境，甲烷從“方盒子”尾端輸入后，經(jīng)過(guò)裂解，從頂部輸出氫氣。液態(tài)金屬熱裂解技術(shù)使甲烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上，只產(chǎn)生單一的氫氣，完全不含二氧化碳。據(jù)教授說(shuō)，制備1公斤氫氣耗電16度。

目前氫燃料電池價(jià)格高，其中一部分因素就是所使用的鉑成本高。鉑本身價(jià)格就貴，要知道鉑就是我們?nèi)粘Ｓ糜谑罪椀哪莻€(gè)鉑金，一克的價(jià)格都在500元左右，而用做催化劑時(shí)又不是一克兩克地用。如果催化劑技術(shù)不變革，可以想象得到，我們?cè)瓉?lái)依賴石油，以后換成了鉑，那氫燃料汽車可以說(shuō)就是移動(dòng)的“奢侈品”。

氫儲(chǔ)運(yùn)難關(guān)是由氫的特點(diǎn)決定的。目前氫以液態(tài)和氣態(tài)兩種形式存在。氣氫易燃易爆炸是常識(shí)，氫氣在空氣中的體積濃度只要介于4.0%～75.6%之間，遇火源就會(huì)直接爆炸。加油站雖然有時(shí)也會(huì)因加油站使用手機(jī)等行為引發(fā)火災(zāi)，但相比氫氣的易彌散度可小多了。所以氫在中國(guó)屬于受管制的?；贰Ｈ绾螌⒁兹家妆ǖ奈镔|(zhì)運(yùn)載來(lái)去而不發(fā)生危險(xiǎn)，人們想了三種辦法。第一種是低溫儲(chǔ)氫，當(dāng)將氫氣放在-253攝氏度時(shí)，氣氫變身成功，成為液氫。除了降溫，要維持儲(chǔ)氫罐體內(nèi)的溫度，這樣就需要巨大能耗，也就是說(shuō)相當(dāng)于你用直升飛機(jī)運(yùn)輸一筐廉價(jià)水果，根本得不償失。

第二種儲(chǔ)氫方式是高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫，目前其質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度大約為4.0～5.7%。從技術(shù)成熟方面來(lái)看，高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫最成熟、成本最低，是現(xiàn)階段主要應(yīng)用的儲(chǔ)氫技術(shù)，在基本能與傳統(tǒng)加油方式相媲美。國(guó)外已經(jīng)將70MPa的儲(chǔ)氫罐已應(yīng)用到燃料電池汽車上，但國(guó)內(nèi)的儲(chǔ)氫罐關(guān)鍵材料仍依賴進(jìn)口。盡管這種儲(chǔ)氫方式比較穩(wěn)妥，但是對(duì)于更高的車載儲(chǔ)氫要求如儲(chǔ)氫量、安全性等問(wèn)題，目前世界范圍內(nèi)尚未有合適的解決方案。

除此以外，還通過(guò)有機(jī)液體和金屬氫化物進(jìn)行儲(chǔ)氫。這兩種方式可以實(shí)現(xiàn)密度大于5.7%且最高可達(dá)到67%，但目前存在成本高的問(wèn)題，而且還處于技術(shù)研發(fā)階段。預(yù)計(jì)化學(xué)方法儲(chǔ)氫是未來(lái)重要的發(fā)展方向，但也沒(méi)有商業(yè)化。

運(yùn)氫方式主要有：氣氫拖車運(yùn)輸、氣氫管道運(yùn)輸和液氫罐車運(yùn)輸。氣氫拖車運(yùn)輸技術(shù)成熟，是國(guó)內(nèi)最普遍的運(yùn)氫方式，但運(yùn)輸效率極低，僅為1-2%，僅適用于小規(guī)模、200km內(nèi)的短途運(yùn)輸。一臺(tái)長(zhǎng)管拖車的成本約為160萬(wàn)元。當(dāng)運(yùn)輸距離100km時(shí)，運(yùn)輸成本為8.66元/kg。隨著距離增加，運(yùn)輸成本受人工費(fèi)和油費(fèi)推動(dòng)顯著上升。

氣氫管道運(yùn)輸適合大規(guī)模、長(zhǎng)距離運(yùn)氫。但初始投資較大，預(yù)計(jì)每公里管道投資額584萬(wàn)元。將氫氣混入天然氣管道中進(jìn)行運(yùn)輸可解決基礎(chǔ)設(shè)施不足的問(wèn)題，德、法、西班牙等國(guó)家已有應(yīng)用。運(yùn)輸距離100km時(shí)，管道運(yùn)輸成本僅為1.20元/kg，在三種方式中成本最低。但其成本受運(yùn)能利用率影響，當(dāng)運(yùn)能利用率低于20%時(shí)將不具備成本優(yōu)勢(shì)。

液氫槽車運(yùn)輸效率高，而且可以進(jìn)行大規(guī)模、長(zhǎng)距離運(yùn)氫，與管道運(yùn)輸比，又具有很大的靈活性和機(jī)動(dòng)性。但是目前液氫運(yùn)輸也存在成本過(guò)高的問(wèn)題。一臺(tái)液氫槽車的投資額為超過(guò)300萬(wàn)元。這是因?yàn)橐夯杀揪秃芨?，達(dá)到總成本的60%-70%，而且目前國(guó)內(nèi)由于缺乏這一民用標(biāo)準(zhǔn)，該方法僅少部分用于航天領(lǐng)域。

加氫站有三個(gè)類型，分別是外供氫高壓氫加氫站、外供氫液氫加氫站、站內(nèi)水電解制氫加氫站我國(guó)建設(shè)的加氫站。我國(guó)加氫站以高壓氫氣加氫站為主，造價(jià)大約在1500萬(wàn)元。壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫瓶以及加氫及冷卻系統(tǒng)是最核心的成本構(gòu)成部分，約占加氫站投資總量的50%，其中加氫及冷卻系統(tǒng)成本占比最高，約占22%。

液氫加氫站由于液氫需要保持低溫，需要使用低溫型壓縮機(jī)和儀用空壓機(jī)，價(jià)格是高壓氫氣站的2.93倍?？傮w來(lái)看，液氫站建設(shè)成本比高壓氫氣站成本高30.8%。站內(nèi)制氫加氫站較外供氫加氫站多了制氫設(shè)施，這類加氫站實(shí)現(xiàn)了制氫與加氫一體化，造價(jià)更高一些。

還有一個(gè)加注壓力的問(wèn)題。我國(guó)早期建造的加氫站設(shè)計(jì)的加注壓力多為35Mpa，主要原因是我國(guó)燃料電池車以商用車為主，如客車、專用車、物流車等，這類車需要35Mpa的加注壓力，而小轎車需要70Mpa的加注壓力。目前，新建的加氫站開(kāi)始出現(xiàn)了35/70Mpa并存的加注壓力設(shè)計(jì)，這類加氫站不僅可以給商用車加氫，還可以服務(wù)于乘用車。

截止到2020年底，全球已有33個(gè)國(guó)家進(jìn)行了加氫站的布局，共建成584座加氫站。其中日本擁有近150座加氫站，是世界第一。中國(guó)目前已有超過(guò)100座加氫站投入運(yùn)營(yíng)，成為世界第二名。因?yàn)槟壳俺鞘型恋囟倘?，加氫站的土地成本也是其建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本居高不下的一大難題。而且還涉及更多的安全性細(xì)則問(wèn)題，并不是尋常企業(yè)可以參與的?；蛟S只有中石化這樣的大型央企才有實(shí)力去建加氫站并且支付高額的建設(shè)和運(yùn)維成本。

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