近日，在河南巩义市中科清能氢气液化装备研制基地，我国自主研发的5吨/天氢液化装备成功下线，这标志着我国的氢能产业在液氢制备技术上也实现了自主可控，打破了国际技术封锁。

那么这项名为氢气液化的技术究竟难在何处?

中科清能为何能取得这样的成就?

将氢气氧化成为电能或者机械能后，会变成水、热等物质，这些物质都具有可再利用性，而将氢能储存和运输的过程则是液氢工程的任务。

不难发现，氢气实际上是一种非常清洁的能源，但我们也知道，它不像柴油或者汽油那样体积较小，相对较容易存储和运输。

由于氢气的比重很轻，并且在常温常压下比较占体积，因此如果用气态的方式储存氢气的话，就需要非常高压的容器，同时还需要使用大量的原料用于强化支架进行加固，否则是无法承受气体所带来的巨大的压力的。

这样高压容器的储存和运输成本都非常昂贵，甚至是远高于柴油、汽油等传统化石燃料的，因此这种方案并不算明智。

而液氢则是氢能的一种更适合储存、运输的形态，液氢是指通过物理方法把氢气制成其液态状态，常温常压下，液态氢气会呈现淡蓝色的透明液体外观。

要使氢气液化，首先需要将其降温到沸点以下，沸点约为-252.8℃-253℃，此外，由于根据热力学第二定律，气体膨胀一部分热量会转化为其他能量形式，因此需要通过加压来达到这一目标。

液态氢同气态氢相比，其能量化学当量上更高，单位体积中的能量也更高，在相同体积的情况下，与高压力气态氢相比，液态氢中储存的能量比要更高。

最重要的是，相比于气态氢，室温下容积 1m³ 的液态氢只需 0.0145m³ 的容器进行储存即可。

综上所述，液态氢也有着其他众多优势，更适合用于大规模长途储存和运输。

即使我国自己设计制造了适合于氢气储存、运输方式的容器，可在当今全球背景下，要制成合适于这些容器所说的液氢，需要一项非常高水平技术。

这一技术在专业上被称为“液氢工艺”，而要把氢气制成液态，无论是在纯物理方面还是在纯化学方面都具有很高难度，因此可以说液氢工艺被形象地看作是“炼金术”。

根据目前国际水平评估，我国在这项技术上应该处于百分之十左右的位置水平，这意味着我国至少还有大约九成左右的技术空白。

要想具有液氢生产技术，就需要克服几个较大的技术难点。

这不仅仅是一个又一个的问题，而是有多个难点交叠和影响。

首先，其一是要快速地降低氢气温度，因为在此过程中需要释放出大量的热量，如果未采取控制措施，将使整个过程变得极其不稳定，并且导致整体效率降低。

其二是要让大量的分子以高速流动于狭窄空间，同时使其在其中传递热量，这就要求分子之间有足够高的动量并维持一定程度的碰撞。

其三是要将降温升压过程中的热量以最大效率释放并利用，这需要研究并探索热交换机理，使之应用于液氢生产过程中。

巩义市坐拥许多闻名中外的重要资源，但却从没有想到自己会有一天走上绿色能源的新世纪。

2017年，我国国家重点实验室主任刘宇飞博士回到家乡巩义，在这里建立了自己的科研团队，他与中科院和航天科技集团在巩义搭建起了中科清能技术研究院。

自此之后，中科清能便一直致力于我国清洁能源的发展。

质子交换膜氢燃料电池燃料电池系统是广泛适用于电动汽车等领域的一种新式制造工艺，该系统可以直接将氢气转化为电能，并且是一种零污染排放的新型清洁能源产品。

但是，由于这种系统只能使用紫外纯度更高的洁净氢气，因此这一瓶颈限制了其广泛应用。

因此，自从中科清能成立以来，刘宇飞和他的团队便一直不断攻克这一难题，并决心要研制出一种可以直接将传统工业过程中的副产物氢气转化为洁净氢气燃料电池的洁净制氢生产工艺，这将使得质子交换膜燃料电池系统具备投资可行性和竞争力。

在全球范围内，我国首先实现了对原油、煤等资源低碳解耦利用，此成果来之不易，因为这是基于我国煤炭丰富或可再生资源等资源类型相结合，通过清洁化转化技术将物理化学反应动力学问题解决掉。

这一成果已推荐给联合国可再生能源秘书处，并有望在全球范围内应用。

然而，征途漫漫，在实现了洁净制氢之后，中科清成并没有止步，而是继续攻克更高难度的挑战。

刘宇飞说:“接下来，我们将寻找另一条创新工艺路线。”

这一工艺创新过程可谓是艰难重重，刘宇飞回忆起当时心路历程时说:“那是2020年的时候，我们发现，仅靠理论推导无法实现目标，因此只能进行探索性的试验。

但我们又不知道该如何开展实验，这几乎成了一个无头苍蝇乱撞的问题。”这种无头苍蝇乱撞式实验过程经过两年的探索后终于迎来了曙光，他们最终发现了一条新道路。

这条新道路主要创新之处在于低温气体膨胀和喷射热交换器，其中低温气体膨胀替代了以往的压缩过程，而喷射热交换器则替代了以往分子流动式传热过程。

正因为这种创新工艺差异，使得中科清能实现了低成本高效地将可再生能源转化为洁净燃料的核心技术，甚至达到了世界领先水平，这激励着中科清能继续研发攻坚。

刘宇飞透露道:“下一步，我们将在六个月内完成100吨/天氢液化装备研发，再接着3-5年内攻克1000吨/天技术难点，这将全面提升我国在全球氢能市场竞争力，并确保我国在全球市场中占据一席之地。”

此次成功研制出5吨/天氢液化装备，不仅填补了国内技术空白，也标志着中国“炼金术”正式落地巩义。

那么，这对于我国未来的发展又有怎样影响?

其实，上世纪50年代初期，我国就已经开始了煤炭全局性的大规模开采，当时巩义市矿业资源丰富，是重要的煤炭矿区之一。

到如今，我国的煤浅层气产量已经达到年均500多亿立方米，其中巩义市就贡献了超过30%的产量。

然而，由于当时对煤浅层气开采的关注较少，导致原有资源深层开采现象严重，造成了巨大的浪费。这也是当时我国罪患资源困窘原因之一。

如今，在冬季环境污染治理和全球环境保护的大背景下，对煤炭使用提出了更高、更严要求，同时巩义市也面临着资源枯竭城市转型压力。

因此，推动煤炭使用绿色化是巩义的“金钥匙”，同时催生出了一项重要战略，那就是让煤炭清洁化利用成为促进巩义转型发展的优势所在。

燃料电池汽车作为新型环保汽车的一种，非常适合在中心城市推广使用，因此将这种新的动力产品投放到市场中，将有利于巩义市未来的发展前景。

另外，随着我国第一台新能源轿车由广州生产后，目前已经率先进入市场，但由于其使用清洁型燃料电池动力产品，因此也体现出了一种清洁环保性格。

这些都为我们提供了重要参考，把清洁能源的发展落地巩义，可谓为我国所有城市提供了借鉴经验。同时，也让我们看到了巩义未来可期的发展前景。

中科清能总工程师李书伟表示:“作为清洁型燃料电池动力产品，它们完全可以替代传统化石燃料动力汽车，在巩义市推广使用后，将大大降低环境污染。”