原标题：绿氢：新兴的能源载体（院士科普讲堂）

山东清洁能源产业博览会展出的百公斤级氢能无人机模型。孙文潭摄影（人民视觉）

国氢科技独立研发的120千瓦“氢腾”燃料电池系统。国家电投国氢科技提供图片

本年度《政府工作报告》明确指出，要构建未来产业投入增长与风险分担机制，着力培育未来能源、量子科技、生物制造、具身智能、脑机接口、6G等前沿产业。在“十五五”规划纲要里，氢能与核聚变能均被纳入未来产业范畴。

氢能产业为何被看作未来产业？绿氢又为何能成为新兴的能源载体？在本期“院士科普讲堂”中，我们特邀中国科学院院士、国际氢能燃料电池协会理事长欧阳明高，为大家解读我们身边的氢能及其相关前沿技术。

——编  者

在上一轮能源变革中，石油是核心能源，汽油与柴油则是主要的能源载体。如今，一场新的能源革命正在展开，可再生能源成为主导能源，电能与氢能则成为关键的能源载体，其中绿色电力是主体。绿氢主要来源于绿电，同时能将绿电转化为零碳燃料和原料，应用于各个行业，是实现碳中和目标的重要路径之一。

绿氢具备哪些长处

氢能在当前具有怎样的价值？在以可再生能源为核心的新能源革命中，氢能与电能是相互补充的两大重要能源载体。

未来产业由前沿科技驱动，是尚处于萌芽期或产业化起步阶段，具备显著战略性与引领性的前瞻产业。氢能可为我们的生产生活供应电能、热能（冷能）及原料，而绿氢产业链条长、产值大、就业吸纳能力强、应用范围广泛，能产生更强的产业拉动效应。同时，绿氢既符合可持续发展要求，又是理想的能源互联介质，是推动能源向低碳环保转型的最优途径之一，因而具有重要的战略地位。

绿氢有何优势？若基于化石能源制取氢气，氢能到终端使用的链条长、效率低、成本高，还存在二氧化碳排放等问题；但基于可再生能源制备的绿色氢能则不存在排放困扰。在储存方面，固定式储氢容器成本比储能电池成本低一个数量级，随着可再生能源普及与发电成本显著下降，大规模、长周期的可再生能源存储成本将成为主要成本，因此，将其转化为氢能是实现集中式可再生能源大规模发展与高效利用的重要方式。

身边的氢能应用覆盖多广

在构建零碳能源体系过程中，氢能可用于氢储能、氢原料与氢动力。氢储能指通过电解水装置使绿氢储存可再生能源电力，再经由燃料电池等发电装置为城市生产生活提供绿色电力。氢原料是在化工与冶金行业中，将氢气用作工业原料，例如在化工领域，氢气主要用于合成氨与合成甲醇等。氢动力则是将氢应用于动力系统，其中，氢燃料电池发展迅速，已从道路车辆拓展至工程机械、小型船舶、飞行器、潜航器等领域。近些年，氢内燃机也取得了诸多进展。

氢动力可满足道路交通、航空与海运的动力需求，具体形式包括氢燃料电池、氢/氨内燃动力等。氢燃料电池是目前氢动力的主要形式之一，这是一种能将外部燃料通过电化学反应持续转化为电能输出的能量转换装置。

经过持续的科技投入，氢燃料电池汽车已成为我国氢能应用的先行领域，并自上而下贯通了从动力系统、发动机、电堆到膜电极的完整技术链条。目前，我国已初步掌握氢燃料电池及其关键零部件、动力系统、整车集成和氢能基础设施等核心技术，同时构建了相关产业链。氢燃料电池技术也正向更多领域推广使用，例如有轨电车、无人机等。

氢能技术实现了哪些进展

氢能的技术链条很长，涵盖可再生能源发电、制氢、转换、存储、运输、应用等多个环节，需要复杂而完善的技术体系。让我们先回到绿氢产业链的起点——电解水制氢这一环节。由于氢燃料电池与电解水制氢在系统构成、基本原理等方面具有相同的科学基础，在氢燃料电池产业发展的基础上，我们能更有效地推动电解水制氢产业发展。截至2025年，我国已建立起电解水制氢设备产业链，国产碱性电解槽具备极高的性价比，并已出口海外。展望未来，碱性电解、质子膜电解、固体氧化物电解等电解水制氢技术将为氢能领域的技术创新注入活力。

在基于氢—电相互转化的新型零碳能源体系中，来自可再生能源的绿电是主体，但绿氢同样不可或缺。一方面，人类的生存与发展仍需大量物质材料和燃料，绿氢与碳结合可通过碳循环方式满足这些需求；另一方面，绿氢与氮结合，也能以氮循环方式满足人类对除氢能以外新型零碳燃料的需求。

绿氢怎样实现大规模商业化发展

绿色氢能在能源转型与新能源革命中具有战略价值，由此引发了“氢能热”，与此同时，我们也需冷静思考。绿色氢能要实现规模化商业价值并非易事。由于绿色氢能“生产—运输—储存—利用”的链条长、环节多，每个环节还存在多种选择，仅靠燃料电池和制氢技术的突破并不能打通整个氢能技术链和产业链。如何实现绿色氢能的大规模商业化，是技术突破后的“下一步”。

一方面，可利用余电制氢。简而言之，电是可再生能源的直接利用形式，而氢能是间接利用形式，所以氢是终极燃料但不是终极能源。绿氢来源于绿电，随着风电、光伏大规模发展，电力可能出现过剩，因此余电制氢潜力巨大。

另一方面，还可采取多能互补的方式。电和氢各有优势与局限，为了实现绿氢利用的经济性，需要推动氢电融合发展。氢电融合发展不仅包括氢和电，还需融合储能和热能，实行“光—储—氢—电—热”一体化。

此外，还可因地制宜、场景驱动。储氢技术多样，没有标准答案，需根据具体场景进行合理选择。例如，当光伏、风电过剩时，煤电调峰电厂也需降低负荷，煤电低负荷灵活性调节的难点在于锅炉燃烧不稳定，而高品质氢燃料恰好能满足这一需求。如果附近有煤化工基地，氢气可作为原料与煤提供的碳源合成各种化工产品。附近的零碳产业园还可利用氢发电作为备用机组，同时利用制氢和氢发电的废热通过热泵供暖，从而提高氢能应用的经济性。

（作者为中国科学院院士、国际氢能燃料电池协会理事长）

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燃气轮机装上“氢心脏”

我国自主研发的30兆瓦级纯氢燃气轮机及氢储能示范项目近期取得突破——机组实现纯氢发电并保持稳定运行。项目融合了风电、光伏、电解水制氢系统，构建了“绿电制绿氢、绿氢再发电”的能源转化模式。

纯氢燃气轮机可理解为给传统燃气轮机换上了“氢心脏”，具备快速启停及响应、调节时间尺度广、调节功率范围宽等优点。与同功率火力发电机组相比，该纯氢燃气轮机一年可减少碳排放超过20万吨，联合循环一小时发电量达4.8万千瓦时，可满足约5500户家庭一天的用电需求。未来，纯氢燃气轮机技术有望在分布式能源、工业园区综合供能、绿色数据中心备用电源等场景得到应用。

（本报记者  丁怡婷）

南极有一种耐寒神奇电池

在中国南极秦岭站，有一种能抵抗严寒的神奇电池——由国家电投国氢科技研发的“氢腾”燃料电池。这种电池是站内新能源微电网的重要成员。

在微电网运行中，当风光发电条件良好时，富余电力可用于制氢，通过储存氢气实现储能；当风光发电条件不佳时，通过氢燃料电池将氢气转换为电能和热能，可为站区提供约2.5小时、最大150千瓦的电力供应。

相比传统化石燃料发电，“氢腾”燃料电池每发1千瓦时电，可节约400克标准煤，减少约1千克二氧化碳排放。更出色的是，它可以像拼积木一样灵活组合、模块化扩展，功率能从50千瓦扩展到几十兆瓦。它也特别耐用，设计寿命可达4万小时。氢燃料电池在南极秦岭站的稳定运行，证明它即使在极端低温环境下也可靠工作。

接下来，“氢腾”燃料电池还将走进更多场所：为社区和工业园区供能，成为电厂、数据中心、医院的应急电源，这种神奇电池将在越来越多场景中助力降碳减排，让我们的用能方式更清洁、更高效。

（本报记者  李  蕊）

（来源：人民日报）

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