【智库研报】关于绿氢产业发展的若干思考及前景展望

　　工业革命具有突出的阶梯性和时代性特征，跨入新世纪以来，以绿色低碳和数字智能为特征的新一轮产业革命，愈演愈烈，遂成燎原之势。当前，虽然世界各国在低碳化和智能化发展上的进度和节奏不尽相同，但总的趋势不可阻挡，也不可逆转。21世纪人类文明重大进步的新探索，取决于低碳、智能新经济的发展进程，对此各方已有广泛共识。

　　碳基文明是地球的本质特征，这也是自然演化的选择与结果，亦称为上帝的杰作。在地球地壳和大气中，同时赋存较丰的元素有三种：氧、碳、氮，而唯有碳元素和氧元素在化学键层面存在亲和力，很容易形成形态丰富的化合物。这就决定了，碳和氧最基础最简单的化合形态，即二氧化碳，是最稳定也最普遍存在的，无论是原始社会的钻燧烧柴取火，还是现代的规模工业生产，都伴随着大量的二氧化碳生成与排放。二氧化碳是温室气体，大气中碳组分超限会带来明显的升温效应。在进入工业革命以前，原始形态的排碳，能通过光合作用被吸收消耗掉，大气中碳的成分大体平衡，保持了自然生态圈的稳定。人类跨入工业革命后，随着工业生产和生活消费排碳量迅猛增长，二氧化碳等温室气体远远超过了自然消纳的容量，量变到质变，气温上升、生态失衡的恶果愈加累积和凸显。

　　人是自然生态改变的肇因源，也是结果的承受者。因此，人类文明的进步，就体现在对被破坏生态环境的重新改造和复原上，体现在对自然设定的优化与升级上。针对碳排放的问题，经过长期探索，科学家和工程师们创造并尝试了多种多样的办法与措施，摸索到现在，虽然离碳中和、零碳足迹的终极理想尚未迎来转势质变的节点，但我们通过实践得出了一个重要结论：从将碳元素视为资源的角度出发，碳排放问题的第一性原理，不是碳多了，而是氢少了，只要有足够多且易获取的绿色氢源，实现碳氢平衡，碳冗余的问题就将迎刃而解。这便是碳中和工作和低碳经济的由来及其重要使命。但关键的问题是，绿氢从哪里来?其未来技术进阶的路在何方?化工又在其中扮演着什么角色?

　　一、绿氢从哪里来?

　　道生一，一个质子、一个电子的氢，是元素的基石和原始形态。从宇宙的宏观视角来看，氢元素并不稀缺，它是宇宙中含量最多的元素。而从地球的视角来看，氢尤其是游离态的氢就十分稀缺，氢元素多以水、碳氢化合物的形式存在，要获取氢源就得通过电离或裂解的方式，目前依然存在能耗高、成本高、用不起、使用不安全等诸多产业化瓶颈和矛盾。

　　综合来看，目前制氢的方式和途径主要有以下几种：自然氢、水电解制氢(包括淡水电解和海水电解)、光/热催化分解水制氢、‌生物质或废弃物制氢等。我们逐一做阐述分析。

　　地球地壳中含有一定数量的天然氢资源，在过去十亿年间，仅太古宙地壳产生的氢资源量就相当于当今社会约17万年的全球石油消耗量。然而，无论是理论层面还是具体实践，目前尚不清楚有多少天然氢储量具有开采价值。天然氢富集需具备四个条件：源岩、流体系统、运移通道以及储氢圈闭。气相生成与赋存是经济开采的关键。目前已发现高纯度(>90%)的氢气富集(例如在马里的Bourakebougou氢气田)，但在许多地质环境下预计氢气常与氦气、氮气等混合伴生。

　　随着探索的不断深入，当前科技界对氢气形成的两种路径(辐射分解和水-岩反应)的地质机理有了基本认识，有助于圈定最具勘探潜力的远景区。

　　截至目前，‌中国尚未发现或确认具有商业开采价值的天然氢气田‌。不过，近期在青藏高原的地质研究中，首次发现了‌天然氢气的赋存证据‌，这为未来勘探提供了新方向。据中国科学院地质与地球物理研究所团队于今年2月在《科学通报》发表的研究成果，首次在青藏高原的‌蛇绿岩中发现微观包裹体内的天然氢气‌。该区域构造活跃、蛇绿岩分布广泛，具备形成规模性氢气资源的地质条件，被视为潜在的“天然氢气富集区”‌。青藏高原的蛇绿岩带(如西藏、青海部分地区)被研究团队列为‌重点勘探目标区‌，可能成为我国首个天然氢气资源勘查区‌。

　　风光等‌可再生能源电解水制氢，依然是目前绿氢生产的‌唯一零碳路径。现有主流电解制氢技术路线包括：

　　●‌碱性水电解(ALK)‌：技术最成熟、成本较低，是目前大规模绿氢项目中的主流选择。适用于稳定或可调节的可再生能源供电场景。

　　●‌质子交换膜水电解(PEM)‌：效率高、响应快，适合与波动性较强的风电、光伏耦合，但设备成本较高，依赖贵金属催化剂。

　　●‌阴离子交换膜水电解(AEM)‌：兼具碱性电解的经济性和PEM的灵活性，目前处于示范阶段。

　　●‌固体氧化物水电解(SOEC)‌：理论效率最高，可在高温(500-800℃)下运行，适合与核能或高温热源耦合，尚处于研发和示范阶段。

　　另外，还有一些适合于新兴技术的电解制氢路径，包括：

　　●‌“ALK+PEM”等混合系统‌：为兼顾经济性与灵活性，部分大型项目(如内蒙古华电达茂旗、中能建松原项目)已采用多种电解槽组合运行。

　　●‌海水直接电解制氢‌：无需淡水淡化，利用海水原位制氢，显著降低资源约束。中国已在青岛建成‌首个工厂化海水制氢科研项目，并于2026年初完成1000小时稳定运行。

　　上述几种电解水制氢路线的关键特点汇总如下：

　　从产业化发展来看，截至2025年底，中国电解水制绿氢的‌规模‌和‌成本‌已取得显著进展，‌已建成绿氢产能约‌26.12万吨/年‌，较2024年增长140%，超额完成国家《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》设定的2025年10万-20万吨/年目标。全国绿氢项目共 ‌903个‌(含规划、在建及建成)，其中‌577个项目披露了具体规模‌，合计规划产能达 ‌1200万吨/年‌(含远期折算值)。绿氢项目高度集中于“三北”地区(东北、华北、西北)，占全国绿氢项目数量的‌74%和产能的‌97%‌。主流‌绿氢生产成本区间为‌20-30元/公斤‌，部分项目已下探至‌15-20元/公斤‌，尤其在电价低于0.1元/千瓦时的地区如鄂尔多斯等地优势明显。

　　除了电解水制氢，还有光/热催化分解水制氢、‌生物质或废弃物制氢等多种路线也在同步探索，但目前进展远不及电解水制氢。‌光/热催化分解水制氢目前存在“液态阳光”技术和钛酸锶聚光量子制氢等多种路径，利用太阳能直接分解水，尚处于示范阶段。

　　在甘肃兰州新区，全球首套千吨级“液态太阳燃料合成示范项目”已经建成投运，取得了产业化的成功，并具备了放大实现10万吨级甚至100万吨级的工业化生产。该项目采用中国科学院大连化物所李灿院士团队自主研发的“液态阳光”制氢核心技术，将太阳能通过光催化、光电催化、光伏+电催化等途径分解水制氢，并耦合排放的二氧化碳，生成绿色清洁能源、也是绿氢的载体甲醇，可实现几乎零碳排放。该技术效率高，制氢成本低，在后续建成的升级放大的中煤鄂能化10万吨/年绿色甲醇示范项目中，“液态阳光”技术的‌绿氢成本已降至8.6-13.3元/公斤，显示出强大的生命力、竞争力及应用前景。‌ ‌

　　在四川攀枝花，依托中国科学院过程所段东平团队研发的“‌多面体钛酸锶聚光量子制氢氧电热一体化技术‌”建设的光催化(光解水)制氢项目，也已进入商业化运行阶段，年制氢能力约‌200吨，‌氢气纯度达‌99.8%，‌制氢成本当前约 ‌21元/公斤‌，规模化后预计可降至‌16元/公斤，将为攀枝花打造“氢能产业示范城市”提供了核心技术支撑。

　　另外，清华大学天津高端装备研究院、中国科学院沈阳应用生态研究所、中国电建西北勘测设计研究院等机构还在研发‌生物质或废弃物制氢技术，通过热化学或生物化学方法从有机物中提取氢气，也属于前沿探索方向。目前已取得一些进展，如清华大学天津高端装备研究院研发的‌生物质绿能复合热解气化(CPG)技术‌，已迭代至第三代。

　　不难看出，绿氢产业在中国已经处于大爆发的前夜，百花齐放，突飞猛进，我国也引领了全球绿氢产业化探索的第一波热潮。假以时日，随着产业规模的持续扩大、成本的持续下降、产业化链条堵点的相继疏通，绿氢有望担纲碳中和与低碳经济的主力军。绿氢既是碳中和的绝佳原料，又是绿色能源的载体，未来围绕绿氢的产、供、销、用，一定会培育形成万亿级、十万亿级的核心支柱产业。而所有这一切，应会在30年之内成为人类的现实图景。

　　从更长期的角度看，随着人类已经跨入星际文明的门槛，随着外星资源勘探开发探索的不断深入，未来从地外行星比如土星和木星直接获取其极其丰富的氢源，就有可能提上新世纪发展议程。如前所述，从宇宙角度看氢是含量最多的元素，只要打开时空限制，氢的来源限制问题就完全不复存在。

　　作为大自然的本原，元素本无好坏，善用之则皆为资源与宝贝。碳排放并不可怕，以绿氢为矛、以碳中和为箭，则温室气体碳的消纳与利用，就有了切实可行的光明路径，在其中也为人类文明的可持续发展与跃升提供了清晰方案。

　　二、技术变革的方向

　　绿氢的制、运、储、用是一个链条，每一个环节都决定着其产业化规模化发展之路能否跑通。目前来看，从技术发展的进程来看，产业链最前端的制氢技术最为领先，储运成为制约产业规模扩增的制约瓶颈，正因为中间环节的卡顿，造成终端用氢消费市场难以培育形成更大规模。

　　因此，绿氢产业未来技术变革的方向，有两大关键要点：一是绿氢制取的进一步节能降耗与降低成本，从用能综合绩效成本核算上要看齐甚至赶超传统的用油、用气等方式。二是绿氢的运输和储存还需要有革命性的重大技术突破，其商业运营模式也有待重大创新，未来成熟化的绿氢储运，必须像储运液化天然气和石油气一样快捷方便，而且全过程安全受控。

　　从制氢的技术变革方向看，如前所述，电解水制氢是目前绿氢获取产业化发展最快的途径‌，其中又以‌ALK主导、多技术融合脱颖而出，已‌成为行业主导趋势。在电解水制氢上，电价是一个核心变量，当电价为‌0.1元/千瓦时，单位制氢成本可降至‌约15.4元/公斤‌；若电价为 ‌0.35元/千瓦时‌，成本则升至‌约28元/公斤。因此，如何持续降低电解槽等核心耗能单元的效率，在制氢的同时协同布局绿氧的高值化综合利用，就成为提升竞争力的探索方向。

　　另外，“光伏+电解槽+化工用氢”等一体化布局项目可省去输电与运氢环节，可使制氢成本降低‌40%以上，也是可以积极探索的技术革新方向。绿氢全产业的探索发展，可以率先在西部地区煤基能源化工基地和工业园区等率先落地，比如“能源金三角”区域、新疆和甘肃等地煤化工基地同时具备风光资源丰富、碳排放量大、实现碳氢平衡的绿氢需求量大且稳定等多重优势，是部署发展绿氢产业的绝佳先导地区。在这些区域建设的绿氢项目，不需要考虑绿氢的长距离运输和储运难题，也不存在绿氢的终端消纳问题，能够以最小的综合成本、最大的潜在收益实现绿氢项目的落地生效。

　　在绿氢的储运环节，目前的技术瓶颈还很凸显，最突出的是‌储运成本占比高，目前普遍占终端氢价的30%以上，但突破瓶颈也并非全无希望。当前，绿氢储运的前沿技术主要集中在‌有机液体储氢(LOHC)‌、‌固态储氢‌、‌液氢储运‌和‌高压气态储氢升级‌等方面，其中‌甲苯-甲基环己烷有机液体储氢体系‌近期已取得重大突破，最具产业化革新的代表性。

　　LOHC技术国内已经探索多年，‌华东理工大学郭勇教授团队联合陕西理谷新能源公司，于2026年3月建成‌国内首套200kgH₂/d甲基环己烷脱氢中试装置‌，实现了氢气“固定”在甲苯中形成甲基环己烷液体，可像汽油一样通过现有油罐车、油轮运输，到达目的地后高效脱氢释放氢气‌。其储氢密度高，可达6.1wt%；安全性好、适配现有石化物流体系，可实现‌每天5吨氢气及以上规模‌的工业化储运。如果该技术能实现规模化放大应用，就破解了绿氢“西氢东送”长距离运输瓶颈，有力支撑国家“双碳”战略‌。

　　‌固态储氢技术采用镁基、钛系等储氢合金，质量储氢密度达1.8~7 wt%，工作压力≤3.5 MPa，体积储氢密度超110 kg/m³，为高压气态的20倍。该技术本质安全、常温常压运行、无氢气逃逸风险。在这方面近年来广东、云南等地已小范围应用实现光伏发电制氢+固态储氢并网发电，并进一步拓展至“氢健康”等消费品领域。

　　‌液氢储运技术方面中科富海2022年开发出首台日产量1.5吨液氢设备；2025年底中国石油发布《液氢储氢型加氢站设计规范》，推动标准化建设。但液氢储运目前尚存在一些挑战，包括液化能耗高，占到氢气能量30%~36%；成本超20元/公斤；核心零部件仍依赖进口等。‌

　　‌高压气态储氢方面，国内正在探索‌Ⅳ型瓶替代Ⅲ型瓶，采用塑料内胆+碳纤维缠绕，重量轻、储氢密度高(6%以上)、寿命长达15年、氢脆风险低，成本也比Ⅲ型瓶低7%~11%。另外，通过‌运输压力的提升，比如将长管拖车从20MPa向30~50MPa发展，则单车运氢量可从300公斤提升至900公斤以上。

　　综合来看，目前LOHC技术‌代表了现实条件最接近产业化的绿氢长距离储运方案，而‌固态储氢‌和‌高压Ⅳ型瓶‌则在中短距离、移动场景中优势明显。未来绿氢储运将呈现‌多技术路线并存、按场景优化选择‌的发展格局。随着电解槽、储氢瓶、催化剂等核心设备国产化，绿氢产业全链条成本将持续下降，其‌应用场景也将更加多元化。

　　产业发展的一般规律启示我们，绿氢产业技术变革的前景是光明的。存在问题甚至存在很多眼前似乎难以跨越的问题，都不是什么大问题，只要遵循事物发展的科学规律、契合未来大势，哪怕过程百转千回，人们最终总能找到破解难题的办法和途径。在此笔者联想到另一个产业的发展，垃圾焚烧长期以来都是个棘手的难题，垃圾焚烧过程中二噁英无害化处理的难题如鲠在喉，致使垃圾焚烧产业理想很丰满但现实很残酷，垃圾只能作填埋处理长期占据主导地位，垃圾围城的生态问题也难以从根本上解决。

　　针对二噁英无害化处理这一世界性难题，杜祥琬院士团队将核反应的精密控制逻辑注入焚烧工艺，严格坚守并强化国际通行的“3T+E”原则，定下了“两秒铁律”，即炉膛温度必须稳定在850℃以上，先进炉型更是提升至1100℃，确保二噁英的分解阈值；烟气在高温区的停留时间，必须不少于2秒，让99.9%的二噁英彻底分解；通过特殊炉拱与分级配风，实现炉内充分湍流扰动，避免局部缺氧导致的不完全燃烧；精准调控过量空气系数，提供充足氧气，阻断二噁英的再合成路径。如今，国内采用该技术方案的垃圾焚烧厂二噁英排放低至0.012-0.05ng TEQ/m³，不仅优于欧盟0.1ng TEQ/m³的标准，更仅为国标的1/4；垃圾燃烧效率从之前的30%左右，提升至99.5%；每吨垃圾可发电300-400度，部分项目更是达到586度，高于国际平均水平，真正实现了“变废为宝”。

　　正是受益于此，现在国内不仅垃圾围城的老大难问题在迅速逆转，甚至还出现了垃圾不够烧的另一番景象，这就是技术革新的巨大力量。相信未来的绿氢产业，也一定会打通所有当前的技术难关和产业化瓶颈，跑通走顺产业化流程，为全产业链的持续快速发展奠定基础。

　　三、化工能发挥什么作用?

　　化工是自然界最广泛存在的氢元素的搬运工，在绿氢产业发展中扮演着‌关键技术支撑与核心应用场景‌的双重角色，既是绿氢规模化应用的重要出口，也是推动绿氢技术进步和成本下降的牵引力量，未来在绿氢产业发展中必将大有用武之地。

　　化工在绿氢产业探索发展中作用主要体现在以下方面：‌一是化工作为绿氢最大消费端，提供规模化应用市场。化工行业是当前氢气消费的绝对主力，‌占全国氢气总需求的93%以上‌，其中炼油用氢占比约43%，合成氨用氢占比约33%，甲醇用氢占比约17%。这些领域对氢气需求量大、用氢连续性强，为绿氢提供了‌稳定且可预期的消纳场景‌，是绿氢从示范项目走向商业化应用的关键突破口。

　　二是化工推动绿氢耦合化工，实现深度脱碳。传统化工用氢多来自煤制氢或天然气制氢，即所谓的“灰氢”，碳排放强度高。例如，生产1吨煤制甲醇约排放2.6吨二氧化碳。而‌绿氢耦合化工，‌可通过多种路径的显著降碳：比如‌替代灰氢，如中国石化新疆库车项目，年产2万吨绿氢替代塔河炼化天然气制氢，年减碳48.5万吨；比如‌氢碳耦合‌，绿氢与二氧化碳结合制绿色甲醇、绿色氨等，实现化学固碳；又比如‌氢氮耦合‌，用于合成氨工艺，减少化石能源消耗。

　　三是化工倒逼绿氢技术进步与成本下降。化工用氢对‌稳定性、规模性、安全性‌要求高，倒逼绿氢制备技术升级。借助化工技术可以开发适应可再生能源波动的‌柔性制氢系统，比如电解槽自适应调节就属此列；可以提升电解槽单槽规模、降低电耗；可以推动PEM、AEM等高效电解技术在工业场景落地。另外，大型绿氢化工项目如中石化鄂尔多斯3万吨/年绿氢耦合煤化工项目通过形成‌规模化需求‌，可以带动绿氢制取设备国产化与产业链降本。总之，化工的介入赋能，可以显著加速寻找到最便捷、最有性价比制氢工艺及方案的进程。

　　四是化工在构建“电-氢-化-热”融合的新型产业生态上不可或缺。化工园区可整合风光发电、电解水制氢、二氧化碳捕集、绿氢利用等环节，打造‌零碳或低碳化工基地。如内蒙古鄂尔多斯风光融合绿氢项目，年减碳143万吨，同时支撑高端煤化工转型升级。绿氢还可用于生产‌绿色甲醇、绿氨、可持续航空燃料(SAF)‌等高附加值产品，拓展化工产业链。

　　五是化工有力支撑绿氢标准与认证体系建设。化工行业已建立完善的‌安全生产规范、碳核算方法、产品认证体系‌，可为氢能产业提供技术标准基础。例如，绿氢化工项目通过推动建立‌绿氢碳足迹核算方法‌和‌绿色产品认证机制‌，可以助力绿氢加速进入碳市场。

　　随着绿氢产业的探索发展在国内全面铺展开来，我们看到化工的身影也越来越频繁地出现，这绝非偶然。‌新疆库车绿氢示范项目是全球首例万吨级绿氢炼化项目，实现了“制-储-输-用”全链条贯通。‌中石化鄂尔多斯项目是全球最大绿氢耦合煤化工项目，年制绿氢3万吨，配套720MW风光电。‌宁夏宁东、吉林大安项目则是绿氢耦合煤化工、合成氨一体化工程，进一步验证了两者耦合的技术经济性。

　　总而言之，化工不仅是绿氢的“最大买家”，更是其技术迭代、成本下降和产业壮大的“试验场”与“加速器”。随着《加快工业领域清洁低碳氢应用实施方案》等政策落地，相信未来‌绿氢与化工的深度融合可结“百年之好”，为实现国家“双碳”目标和构建产业融合的新质生产力蹚出一条光明大道。我们乐见其成并力促其景。‌‌

　　(智库研报由《中国化工报》社有限公司产业发展研究中心原创出品，由刘全昌执笔撰写。报告版权归《中国化工报》社有限公司所有，未经许可和授权不得擅自以商业目的转载使用，否则本公司将依法追究法律责任。)