從飛天燃料到地面動力，液氫重卡能否迎來“市場爆發”？

一輛加“氣”的出租車，氣瓶裝滿了經過壓縮的天然氣后，能跑200多公里；如果加注的不是天然氣而是熱效率4倍于天然氣的氣態氫，續航里程立刻拉升至五六百公里。

但對于載重動輒幾十甚至上百噸的耗能“大戶”重型卡車而言，無論是壓縮后的天然氣還是氣態氫，氣瓶的占用空間都會很大，重卡汽車就會重現20世紀中葉汽車頭頂“大氣包”的景象。那么，要想讓全國數千萬輛像重卡汽車這樣的“油老虎”“氣老虎”實現“零排放”，用汽油、柴油不行，用天然氣也不行，用氫能可行嗎？

常溫下，氫氣輕飄飄、體積龐大，觀光氫氣球就是例證。若想攜帶足夠支撐上千公里里程的高壓氣態氫，龐大的儲氫罐會擠占寶貴的車用空間，但如果將氫氣冷卻至零下253攝氏度，變成液態氫（液氫），其體積可以驟縮至數百分之一。裝載百公斤級液氫的重卡，續航能夠輕松突破1000公里以上，占用的空間僅與柴油車油箱相當。

這不僅是數字上的差距，更是取之不盡、用之不竭的氫能能否真正規模化替代化石能源的關鍵分水嶺。

歷經60多年的不懈發展，被視為“氫能圣杯”的中國液氫技術早已從托舉火箭的“能量柱”邁向廣闊的民用市場，在風光儲運、長途重卡（交通運輸）上展現身影。這份成就的背后，是隨著技術進步和成本下降，綠色氫氣（綠氫）在交通、電子、冶金、化工等領域的巨大市場需求和成本優勢。當前，一場旨在突破氫能儲運核心瓶頸的深層技術變革，正在中國航天領域加速推進。

近10年來，新能源革命浪潮席卷全球，而液氫，正扮演著這場變革的關鍵角色。

談及液氫從“飛天”走向“落地”的現實挑戰時，航天科技集團六院航天氫能公司副總經理安剛反復強調一個詞：成本。“受限于特定的應用場景和極高的可靠性要求，目前航天級液氫生產成本較高，與民用市場可接受的目標價格尚有距離。”安剛直言，實現液氫規模化應用，成本優化是必經之路。

這種顯著的成本差異，源于航天領域與民用市場截然不同的需求邏輯。

在火箭發射領域，液氫作為一種高能推進劑，其純度和可靠性關乎國家重大工程的成敗。作為“國之重器”，“萬無一失”是首要原則。例如，一個用于地面加注系統的大口徑航天級液氫閥門，其設計和制造需滿足極端嚴苛環境下的零失效要求，體現了航天對質量和安全的極致追求。

然而，當液氫技術試圖進入民用領域，特別是將液氫作為重卡等商用車的替代燃料時，成本效益則成為關鍵考量。

▲ 圖為全球首款液氫重卡。 田源 攝

“市場很現實，液氫重卡必須與柴油車，甚至當前的電動車在總使用成本上相當，才能有競爭力。”六院101所氫能工程技術中心副主任預研師卜玉點出了汽車市場的核心訴求。

因此，從“國之重器”走向市場，液氫技術必須經歷一場從“不惜代價”到“精打細算”的蛻變。那么，如何跨越這巨大的成本鴻溝呢？

一是設備成本優化。航天設備為滿足特定極端任務環境，往往采用單件定制、宇航級材料和復雜結構設計以保障絕對可靠。而民用產品則需要在滿足安全規范的前提下，通過規模化、標準化生產和材料工藝創新實現成本的大幅降低。

例如，造價昂貴的航天級大流量液氫加注閥門，其車用小型化版本的成本目標需降至數千元級別，這背后必須實現設計理念和生產模式的巨大轉變。

二是運行能效提升。在液氫生產中，能耗是成本大頭。氫氣液化過程復雜，目前規模較小（如1噸/天，每天液化1噸液氫）的航天級氫液化裝置，每液化1公斤液氫耗電約20千瓦時，那么液化1噸液氫耗電高達20000千瓦時，而未來面向民用的大型（如30噸/天，每天液化30噸液氫）氫液化裝置能耗需降至每液化1公斤液氫耗電10千瓦時以下，才能滿足市場成本要求。

巨大的成本優化空間對航天人來說既是挑戰，也是驅動力。從“飛天燃料”轉變為重卡司機負擔得起的“地面動力”，跨越這一成本鴻溝是航天乃至整個液氫產業的關鍵課題。

目前，六院航天氫能公司正通過持續技術創新攻克能耗難題。從2021年的2噸/天氦膨脹制冷氫液化系統，到去年發布的5噸/天氫膨脹制冷氫液化系統，技術路線迭代推動能耗穩步下降，下一步的目標是研制更大規模30噸/天氫液化裝置，進一步降低能耗，使成本更加接近民用市場可接受的水平。

“火箭發動機上的電氣元件防爆等級高、體積大、可靠性極高，成本自然不菲。但如今用在空間有限的氫能汽車上，涉氫元件必須小巧緊湊，我們該如何選型？”卜玉提出的問題，核心直指技術遷移的矛盾——航天的高冗余、高安全標準，如何適應民用市場對緊湊、成本和批量化的嚴苛要求？這背后設計理念的差異，如同兩種不同的“語言”，需要艱難的“翻譯”與適配。

卜玉用更具體的技術細節，說明了這種遷移中的“取舍”藝術。在車載液氫系統壓力監測上，“航天系統通常采用冗余設計確保絕對可靠。但在民用領域，為了控制成本，液氫罐的壓力監測基本是單點監測。”她坦言，這是在保障基本安全前提下的冗余度降低。

此外，航天常用的氣動閥需要額外配氣保障系統，但這在卡車上不現實，也不能依賴司機手動操作復雜的閥門。因此，研發團隊必須開發出新的自動化解決方案。

“無論技術適配之路怎樣走，都不能犧牲安全底線。關鍵在于吃透技術原理，比如那些直接接觸液氫、關乎密封防泄漏的關鍵結構件，其設計精髓必須完全繼承航天經驗，不能簡化。”卜玉強調，對涉及液氫安全使用的核心問題決不能“妥協”，航天技術的優勢必須堅守。

此外，使用場景的巨變也是挑戰。航天設備往往是單次或低頻度使用，而汽車面臨的是持續的、復雜的路面振動工況，這對車載液氫系統的每一個部件都是長期考驗。卜玉強調，技術遷移的重點之一是強化產品的抗振動、抗疲勞設計，確保系統在長期顛簸中依然可靠。

正是在這些重重迷霧中，六院101所氫能工程技術研發團隊艱難摸索，為全球首款液氫重卡配套了液氫系統，一系列液氫示范項目也將在四川攀枝花、南充以及北京等地示范運行，項目建成后將有效推進液氫產業商業化進程。

然而，擺在研發團隊面前的一個嚴峻現實是：即便技術本身完成了艱難的“瘦身”與“適配”，但若整個產業鏈的關鍵環節無法打通，這些成果也只能束之高閣。

安剛一針見血地指出了癥結所在：“我們掌握液氫液化技術多年，為何液氫推廣緩慢？為何氫能的液化工廠沒有大量建設？關鍵就在于液氫‘制—儲—運—加—用’鏈條中，‘運’這一中間環節是斷裂的。雖然在法規層面，液氫被列在危化品目錄，看似有法可依，理論上可運，但長期以來由于缺乏明確的操作規范和獲準產品，目前液氫尚不能在公共道路上大規模合法運輸。”

這一“斷點”如同掐住了液氫產業化的咽喉。雖然今年4月，全國道路運輸標準化技術委員會在交通運輸部網站發布了《氫氣（含液氫）道路運輸技術規范》的征求意見稿，進一步細化了液氫在運輸環節的標準規范，為實現民用液氫道路運輸提供了前提保障，但當前液氫產業最核心的瓶頸在于：國內現在既沒有能合法上路、大批量運輸液氫的專用運輸車，也還沒有制造這種車、批準這種車的成熟流程。

“我們正在設計類似油罐車的固定罐槽車和更靈活的罐式集裝箱。我們具備容器設計的資質，但設計制造出來的產品需要通過嚴格的‘型式試驗’，模擬實際運輸環境，進行全面安全性能測試認證，才能被批準批量生產和上路。”安剛解釋，這關鍵的“型式試驗”和后續審批環節，目前在國內尚未完全建立并常態化運行。

這是全國液氫運輸的共性卡點。目前，航天氫能團隊已經完成了40呎液氫罐式集裝箱設計，正在進行液氫介質試驗驗證。然而，試驗做完并不等同于獲得上路許可。安剛說：“一旦液氫能夠實現安全合規的道路運輸，整個產業鏈就將形成閉環，為大規模推廣應用鋪平道路。”

為何打通運輸關隘如此艱難？卜玉分析，一是歷史空白與標準缺失。過去液氫僅限航天內部封閉使用，社會層面缺乏大規模運輸經驗和標準積累。新產品認證依賴專家評審和大量實驗數據，過程復雜漫長。

二是監管鏈條長。液氫民用化涉及多行業、多部門監管，道路運輸環節尤甚。“雖然依托示范項目推進，這兩年進展正在加快，但打通全鏈條仍需時間。”卜玉坦言，面對標準與法規體系的構建，101所正依托其深厚的航天液氫工程實踐和數據積累，深度參與國家相關標準的制定工作，積極從技術源頭推動破冰。

“斷點”的存在客觀上制約了液氫產業的初期發展：沒有合法的運輸工具，液氫難以從產地高效、低成本地運送到需求地，市場規模就無法擴大；市場規模小，反過來又抑制了氫液化工廠的建設和運輸裝備的規模化生產及降本。打破這一局面，需要技術、標準和政策的協同發力。

放眼全球氫能競技場，日本憑借其在燃料電池汽車（如豐田mirai）和家用燃料電池的先發優勢，以及川崎重工在液氫運輸船技術（如“Suiso Frontier”號）上的領先，仍在應用端占據重要地位。

歐美則聚焦于大力推動綠氫制備和工業領域脫碳應用。在這一背景下，中國通過液氫重卡和跨區域干線（如西部“氫走廊”）實現商業化突破，正成為全球氫能版圖中日益凸顯的力量。

航天液氫技術的民用化價值遠不止于重卡。它所解決的超低溫存儲、高效加注和安全控制等核心難題，能為更廣泛的清潔能源應用場景鋪平道路。面對這一競爭格局，六院航天氫能公司在規劃藍圖上用一組數字勾勒出雄心：0.5噸/天、2噸/天、5噸/天、10噸/天、20噸/天、30噸/天。

這不是簡單的產能疊加，而是六院面向未來液氫廣闊應用場景，如長距離重卡運輸、綠色冶金、高端化工、半導體制造等對高純氫或大規模氫源有需求的領域，精心構筑的全譜系、多梯次氫液化裝備產品矩陣。

安剛指著上述數字，眼中透著篤定：“我們要做的，就是為液氫市場爆發做好萬全準備。”

藍圖正在落地。2024年，由六院101所和六院航天氫能公司聯合研制的國產首套氫膨脹5噸/天氫液化系統在北京隆重發布。該系統已與河北省定州市人民政府、河北旭陽能源有限公司簽訂戰略合作協議，將在旭陽能源有限公司定州園區共建液氫工廠，打造5噸/天液氫示范項目。

▲ 圖為我國首套氫膨脹5噸/天氫液化系統。 田源 攝

這是中國在液氫制備產業化上的重大突破，與集團公司在氫燃料電池、電解水制氫等領域的布局形成協同效應。

這個項目具有典型的示范意義和商業邏輯。旭陽能源有限公司作為大型焦化企業，擁有重卡運輸需求和副產氫氣資源。項目建成后，旭陽能源有限公司可以利用焦化副產氫氣液化，直接為自家的重卡車隊提供液氫燃料，形成“產氫—液化—運輸自用”的閉環模式。這不僅解決了重卡的綠色動力問題，而且能把多余的液氫對外銷售，探索商業化路徑。

“在那里建液氫工廠，是實現經濟效益和環境效益雙贏的示范。”安剛強調，5噸級的裝置是101所產品矩陣中承上啟下的關鍵一環，也是技術邁向規模化、商業化應用的重要驗證場。

如果說5噸級裝置是解決當前示范需求，那么瞄準國際頂尖水平的30噸級裝置，則是實現液氫成本競爭力、滿足未來更大規模工業應用的關鍵。安剛的目光已投向更遠處：“我們的目標，就是今年年底完成30噸/天級氫液化裝置關鍵件——深冷冷箱的研發。”

支撐這一目標的，是持續的技術創新。目前，六院航天氫能公司自主研發的“并聯透平膨脹機機組的氫液化技術”已獲得專利，目標是將能耗降低至10千瓦時電/公斤液氫以下，該技術核心工藝包已通過中國制冷學會的專家評審。

“能耗是液氫成本的大山，削平它才能沖擊民用價格目標線。一旦裝備落地，中國將在大規模液氫制備領域躋身國際前列。”安剛闡釋布局邏輯，“構建全譜系技術能力，正是基于對氫能產業爆發式增長的預判。一旦運輸瓶頸打通，市場對大型液氫裝置的需求將迅速涌現。我們必須未雨綢繆，確保技術、產品和產能的領先優勢。”

這是一種立足長遠的“國家隊”擔當——基于對全球能源轉型趨勢和國家“雙碳”戰略的深刻理解，提前進行技術儲備和產業卡位。

安剛坦言，當前受限于運輸瓶頸，液氫市場仍處于“資本運作的前夜”，完全依賴市場訂單支撐大規模研發投入尚有困難。

但面對挑戰，安剛展現出航天人的務實與信心：“產業鏈沒有不可突破的科學難題，通過持續的設計優化、工程驗證和迭代升級，目標一定能夠實現！”