一辆加“气”的出租车，气瓶装满了经过压缩的天然气后，能跑200多公里；如果加注的不是天然气而是热效率4倍于天然气的气态氢，续航里程立刻拉升至五六百公里。

但对于载重动辄几十甚至上百吨的耗能“大户”重型卡车而言，无论是压缩后的天然气还是气态氢，气瓶的占用空间都会很大，重卡汽车就会重现20世纪中叶汽车头顶“大气包”的景象。那么，要想让全国数千万辆像重卡汽车这样的“油老虎”“气老虎”实现“零排放”，用汽油、柴油不行，用天然气也不行，用氢能可行吗？

常温下，氢气轻飘飘、体积庞大，观光氢气球就是例证。若想携带足够支撑上千公里里程的高压气态氢，庞大的储氢罐会挤占宝贵的车用空间，但如果将氢气冷却至零下253摄氏度，变成液态氢（液氢），其体积可以骤缩至数百分之一。装载百公斤级液氢的重卡，续航能够轻松突破1000公里以上，占用的空间仅与柴油车油箱相当。

这不仅是数字上的差距，更是取之不尽、用之不竭的氢能能否真正规模化替代化石能源的关键分水岭。

历经60多年的不懈发展，被视为“氢能圣杯”的中国液氢技术早已从托举火箭的“能量柱”迈向广阔的民用市场，在风光储运、长途重卡（交通运输）上展现身影。这份成就的背后，是随着技术进步和成本下降，绿色氢气（绿氢）在交通、电子、冶金、化工等领域的巨大市场需求和成本优势。当前，一场旨在突破氢能储运核心瓶颈的深层技术变革，正在中国航天领域加速推进。

近10年来，新能源革命浪潮席卷全球，而液氢，正扮演着这场变革的关键角色。

谈及液氢从“飞天”走向“落地”的现实挑战时，航天科技集团六院航天氢能公司副总经理安刚反复强调一个词：成本。“受限于特定的应用场景和极高的可靠性要求，目前航天级液氢生产成本较高，与民用市场可接受的目标价格尚有距离。”安刚直言，实现液氢规模化应用，成本优化是必经之路。

这种显著的成本差异，源于航天领域与民用市场截然不同的需求逻辑。

在火箭发射领域，液氢作为一种高能推进剂，其纯度和可靠性关乎国家重大工程的成败。作为“国之重器”，“万无一失”是首要原则。例如，一个用于地面加注系统的大口径航天级液氢阀门，其设计和制造需满足极端严苛环境下的零失效要求，体现了航天对质量和安全的极致追求。

然而，当液氢技术试图进入民用领域，特别是将液氢作为重卡等商用车的替代燃料时，成本效益则成为关键考量。

▲ 图为全球首款液氢重卡。 田源 摄

“市场很现实，液氢重卡必须与柴油车，甚至当前的电动车在总使用成本上相当，才能有竞争力。”六院101所氢能工程技术中心副主任预研师卜玉点出了汽车市场的核心诉求。

因此，从“国之重器”走向市场，液氢技术必须经历一场从“不惜代价”到“精打细算”的蜕变。那么，如何跨越这巨大的成本鸿沟呢？

一是设备成本优化。航天设备为满足特定极端任务环境，往往采用单件定制、宇航级材料和复杂结构设计以保障绝对可靠。而民用产品则需要在满足安全规范的前提下，通过规模化、标准化生产和材料工艺创新实现成本的大幅降低。

例如，造价昂贵的航天级大流量液氢加注阀门，其车用小型化版本的成本目标需降至数千元级别，这背后必须实现设计理念和生产模式的巨大转变。

二是运行能效提升。在液氢生产中，能耗是成本大头。氢气液化过程复杂，目前规模较小（如1吨/天，每天液化1吨液氢）的航天级氢液化装置，每液化1公斤液氢耗电约20千瓦时，那么液化1吨液氢耗电高达20000千瓦时，而未来面向民用的大型（如30吨/天，每天液化30吨液氢）氢液化装置能耗需降至每液化1公斤液氢耗电10千瓦时以下，才能满足市场成本要求。

巨大的成本优化空间对航天人来说既是挑战，也是驱动力。从“飞天燃料”转变为重卡司机负担得起的“地面动力”，跨越这一成本鸿沟是航天乃至整个液氢产业的关键课题。

目前，六院航天氢能公司正通过持续技术创新攻克能耗难题。从2021年的2吨/天氦膨胀制冷氢液化系统，到去年发布的5吨/天氢膨胀制冷氢液化系统，技术路线迭代推动能耗稳步下降，下一步的目标是研制更大规模30吨/天氢液化装置，进一步降低能耗，使成本更加接近民用市场可接受的水平。

“火箭发动机上的电气元件防爆等级高、体积大、可靠性极高，成本自然不菲。但如今用在空间有限的氢能汽车上，涉氢元件必须小巧紧凑，我们该如何选型？”卜玉提出的问题，核心直指技术迁移的矛盾——航天的高冗余、高安全标准，如何适应民用市场对紧凑、成本和批量化的严苛要求？这背后设计理念的差异，如同两种不同的“语言”，需要艰难的“翻译”与适配。

卜玉用更具体的技术细节，说明了这种迁移中的“取舍”艺术。在车载液氢系统压力监测上，“航天系统通常采用冗余设计确保绝对可靠。但在民用领域，为了控制成本，液氢罐的压力监测基本是单点监测。”她坦言，这是在保障基本安全前提下的冗余度降低。

此外，航天常用的气动阀需要额外配气保障系统，但这在卡车上不现实，也不能依赖司机手动操作复杂的阀门。因此，研发团队必须开发出新的自动化解决方案。

“无论技术适配之路怎样走，都不能牺牲安全底线。关键在于吃透技术原理，比如那些直接接触液氢、关乎密封防泄漏的关键结构件，其设计精髓必须完全继承航天经验，不能简化。”卜玉强调，对涉及液氢安全使用的核心问题决不能“妥协”，航天技术的优势必须坚守。

此外，使用场景的巨变也是挑战。航天设备往往是单次或低频度使用，而汽车面临的是持续的、复杂的路面振动工况，这对车载液氢系统的每一个部件都是长期考验。卜玉强调，技术迁移的重点之一是强化产品的抗振动、抗疲劳设计，确保系统在长期颠簸中依然可靠。

正是在这些重重迷雾中，六院101所氢能工程技术研发团队艰难摸索，为全球首款液氢重卡配套了液氢系统，一系列液氢示范项目也将在四川攀枝花、南充以及北京等地示范运行，项目建成后将有效推进液氢产业商业化进程。

然而，摆在研发团队面前的一个严峻现实是：即便技术本身完成了艰难的“瘦身”与“适配”，但若整个产业链的关键环节无法打通，这些成果也只能束之高阁。

安刚一针见血地指出了症结所在：“我们掌握液氢液化技术多年，为何液氢推广缓慢？为何氢能的液化工厂没有大量建设？关键就在于液氢‘制—储—运—加—用’链条中，‘运’这一中间环节是断裂的。虽然在法规层面，液氢被列在危化品目录，看似有法可依，理论上可运，但长期以来由于缺乏明确的操作规范和获准产品，目前液氢尚不能在公共道路上大规模合法运输。”

这一“断点”如同掐住了液氢产业化的咽喉。虽然今年4月，全国道路运输标准化技术委员会在交通运输部网站发布了《氢气（含液氢）道路运输技术规范》的征求意见稿，进一步细化了液氢在运输环节的标准规范，为实现民用液氢道路运输提供了前提保障，但当前液氢产业最核心的瓶颈在于：国内现在既没有能合法上路、大批量运输液氢的专用运输车，也还没有制造这种车、批准这种车的成熟流程。

“我们正在设计类似油罐车的固定罐槽车和更灵活的罐式集装箱。我们具备容器设计的资质，但设计制造出来的产品需要通过严格的‘型式试验’，模拟实际运输环境，进行全面安全性能测试认证，才能被批准批量生产和上路。”安刚解释，这关键的“型式试验”和后续审批环节，目前在国内尚未完全建立并常态化运行。

这是全国液氢运输的共性卡点。目前，航天氢能团队已经完成了40呎液氢罐式集装箱设计，正在进行液氢介质试验验证。然而，试验做完并不等同于获得上路许可。安刚说：“一旦液氢能够实现安全合规的道路运输，整个产业链就将形成闭环，为大规模推广应用铺平道路。”

为何打通运输关隘如此艰难？卜玉分析，一是历史空白与标准缺失。过去液氢仅限航天内部封闭使用，社会层面缺乏大规模运输经验和标准积累。新产品认证依赖专家评审和大量实验数据，过程复杂漫长。

二是监管链条长。液氢民用化涉及多行业、多部门监管，道路运输环节尤甚。“虽然依托示范项目推进，这两年进展正在加快，但打通全链条仍需时间。”卜玉坦言，面对标准与法规体系的构建，101所正依托其深厚的航天液氢工程实践和数据积累，深度参与国家相关标准的制定工作，积极从技术源头推动破冰。

“断点”的存在客观上制约了液氢产业的初期发展：没有合法的运输工具，液氢难以从产地高效、低成本地运送到需求地，市场规模就无法扩大；市场规模小，反过来又抑制了氢液化工厂的建设和运输装备的规模化生产及降本。打破这一局面，需要技术、标准和政策的协同发力。

放眼全球氢能竞技场，日本凭借其在燃料电池汽车（如丰田mirai）和家用燃料电池的先发优势，以及川崎重工在液氢运输船技术（如“Suiso Frontier”号）上的领先，仍在应用端占据重要地位。

欧美则聚焦于大力推动绿氢制备和工业领域脱碳应用。在这一背景下，中国通过液氢重卡和跨区域干线（如西部“氢走廊”）实现商业化突破，正成为全球氢能版图中日益凸显的力量。

航天液氢技术的民用化价值远不止于重卡。它所解决的超低温存储、高效加注和安全控制等核心难题，能为更广泛的清洁能源应用场景铺平道路。面对这一竞争格局，六院航天氢能公司在规划蓝图上用一组数字勾勒出雄心：0.5吨/天、2吨/天、5吨/天、10吨/天、20吨/天、30吨/天。

这不是简单的产能叠加，而是六院面向未来液氢广阔应用场景，如长距离重卡运输、绿色冶金、高端化工、半导体制造等对高纯氢或大规模氢源有需求的领域，精心构筑的全谱系、多梯次氢液化装备产品矩阵。

安刚指着上述数字，眼中透着笃定：“我们要做的，就是为液氢市场爆发做好万全准备。”

蓝图正在落地。2024年，由六院101所和六院航天氢能公司联合研制的国产首套氢膨胀5吨/天氢液化系统在北京隆重发布。该系统已与河北省定州市人民政府、河北旭阳能源有限公司签订战略合作协议，将在旭阳能源有限公司定州园区共建液氢工厂，打造5吨/天液氢示范项目。

▲ 图为我国首套氢膨胀5吨/天氢液化系统。 田源 摄

这是中国在液氢制备产业化上的重大突破，与集团公司在氢燃料电池、电解水制氢等领域的布局形成协同效应。

这个项目具有典型的示范意义和商业逻辑。旭阳能源有限公司作为大型焦化企业，拥有重卡运输需求和副产氢气资源。项目建成后，旭阳能源有限公司可以利用焦化副产氢气液化，直接为自家的重卡车队提供液氢燃料，形成“产氢—液化—运输自用”的闭环模式。这不仅解决了重卡的绿色动力问题，而且能把多余的液氢对外销售，探索商业化路径。

“在那里建液氢工厂，是实现经济效益和环境效益双赢的示范。”安刚强调，5吨级的装置是101所产品矩阵中承上启下的关键一环，也是技术迈向规模化、商业化应用的重要验证场。

如果说5吨级装置是解决当前示范需求，那么瞄准国际顶尖水平的30吨级装置，则是实现液氢成本竞争力、满足未来更大规模工业应用的关键。安刚的目光已投向更远处：“我们的目标，就是今年年底完成30吨/天级氢液化装置关键件——深冷冷箱的研发。”

支撑这一目标的，是持续的技术创新。目前，六院航天氢能公司自主研发的“并联透平膨胀机机组的氢液化技术”已获得专利，目标是将能耗降低至10千瓦时电/公斤液氢以下，该技术核心工艺包已通过中国制冷学会的专家评审。

“能耗是液氢成本的大山，削平它才能冲击民用价格目标线。一旦装备落地，中国将在大规模液氢制备领域跻身国际前列。”安刚阐释布局逻辑，“构建全谱系技术能力，正是基于对氢能产业爆发式增长的预判。一旦运输瓶颈打通，市场对大型液氢装置的需求将迅速涌现。我们必须未雨绸缪，确保技术、产品和产能的领先优势。”

这是一种立足长远的“国家队”担当——基于对全球能源转型趋势和国家“双碳”战略的深刻理解，提前进行技术储备和产业卡位。

安刚坦言，当前受限于运输瓶颈，液氢市场仍处于“资本运作的前夜”，完全依赖市场订单支撑大规模研发投入尚有困难。

但面对挑战，安刚展现出航天人的务实与信心：“产业链没有不可突破的科学难题，通过持续的设计优化、工程验证和迭代升级，目标一定能够实现！”