据中国氢能联盟预测，到2030年，中国的氢气年需求量将达到约3700万吨，其中可再生能源制氢将达到约700万吨。而到2060年，这一数字将增至1.0-1.3亿吨，其中可再生能源制氢将达到0.75-1.0亿吨。
资料来源：毕马威《一文读懂氢能产业》，中国氢能联盟《中国氢能及燃料电池产业手册2020年版》
目前，氢能的资源侧与市场侧存在极度不平衡的问题，需要大规模的储运调配。氢储运成本在整个氢能产业链中占据了相当大的比例，大约为30%～40%，由此，极大的程度影响着氢能的降本空间和规模化发展。
由于氢气具有单位质量能量密度极高、单位体积能量密度较低的特点，同时易燃、易爆、易泄漏，这给氢的储运带来了诸多挑战。然而，这些挑战也为化工材料领域带来了新的机遇。
01挑战与机遇—固态储氢
固态储氢是一种先进的储氢技术，利用固体对氢气的物理吸附或化学反应等作用，将氢气储存在固体材料当中。根据吸附原理的不同，可以将固态储氢材料分为物理吸附储氢材料和化学吸附储氢材料。
物理吸附储氢材料主要包括碳基材料（如石墨、活性炭、碳纳米管）、无机多孔材料（如沸石）和金属有机骨架化合物（MOFs）等。通过物理吸附作用将氢气储存在其表面或孔洞中。
化学吸附储氢材料主要包括金属氢化物（如LaNiH、MgH）、配位氢化物（如NaAIH）、化学氢化物（如NHBH）等。通过化学反应将氢气转化为金属氢化物或其他化学物质，从而将其储存起来。
在固态储氢方面，根据金属基的不同，可以分为稀土基固态储氢、镁基固态储氢和钛基固态储氢等。其中，稀土基固态储氢的吸氢和放氢条件温和，以及速率快，对杂质不敏感，平衡压差小的优点；镁基固态储氢材料具有储氢容量高、安全性好、储运方便等优点；钛基固态储氢材料具有储氢容量高、可逆性好、安全性好等优点。
相比其他储氢方式，固态储氢具有体积储氢密度高、安全性好、储存时间长等优势，被认为是最有发展前景的储氢技
02挑战与机遇—高压气态储氢
高压气态储氢是发展最成熟的储氢技术之一，具有成本较低、能耗低、易脱氢、工作条件较宽等特点。目前，高压储氢容器主要分为四个类型：纯钢制金属瓶（I型），钢制内胆纤维环向缠绕瓶（II型），铝内胆纤维全缠绕瓶（III型）及塑料内胆纤维缠绕瓶（IV型）。其中，IV型瓶质量最轻，适合于车载，是未来车用储氢体系发展的主流技术路线。
03挑战与机遇—液态储氢
液态储氢方式主要有低温液态储氢和有机液体储氢。
低温液态储氢是一种将氢气冷却至-253℃并液化储存于低温绝热液氢罐中的储氢方式。这种储氢方式的储氢密度可达70.6kg/m3，具有较高的体积能量密度，因此可以实现大规模、远距离氢气运输，对于跨洋运输和国际氢贸易来说，液态储氢具有显著的优势。然而，直接将氢气低温液化的过程能耗较高，还存在氢的蒸发损失和安全性问题。而且，液氢装置的一次性投资较大，液化过程中的能耗也较高。所以，在实际应用中，低温液态储氢还需要进一步的技术改进和成本降低，才能更好地满足大规模、安全、高效的储氢需求。
液氢对于跨洋运输与国际氢贸易具有显著优势
有机液态储氢（LOHC）是一种前沿的储氢技术，利用特定烯烃、炔烃或芳香烃等不饱和液体有机物与氢气的可逆反应来实现加氢和脱氢。在储氢过程中，氢化学键能与有机烃载体分子结合（即氢化），并可逆向过程（即脱氢）释放出来。它以有机液体为载体，将氢气存储在其中，质量储氢密度在5%-10%，通过化学或物理吸附储存于有机分子的间隙中。
有机液态储氢在常温常压下即可实现氢气的储存和长距离运输，其稳定性高、储存周期长且成本低廉，日常维护工作量小，而且储氢过程可逆，从而有效减少了资源浪费和环境污染，并且可利用现有的汽油输送管道、加油站等基础设施。不过，该技术面临着脱氢效率低、反应温度高以及催化剂易被中间产物毒化等问题，目前仍处于研发阶段。
04挑战与机遇—管道输氢
管道运输是更具成本效益的大规模、长距离氢能源运输方式。利用现有天然气管线掺氢和新建纯氢管道输氢都是现实可行的方案。在阳光充足的地方生产氢能并运输到世界各地，管道运输成为首选。而管道运输面临的主要挑战是材料的氢腐蚀。
在阳光充足的地方生产氢能并运输到世界各地。
氢气对输氢管道材料的影响主要体现在以下几个方面：
◆ 氢脆：氢进入金属材料内部易导致材料力学性能下降，管输工况下，由于内外应力综合影响，易出现氢鼓泡、氢致裂纹、延性降低等损伤，大大增加管材失效可能性。
◆ 氢腐蚀：氢气在管道中流动时，可能会与金属管道发生反应，导致金属管道内部产生裂纹或穿孔，从而引起氢腐蚀。这种腐蚀会随着时间的推移而逐渐加剧，最终导致管道失效。
◆ 氢气泄漏：由于氢气的分子直径小，密度小，因此在管道中容易发生泄漏。如果管道存在缺陷或密封不良，氢气可能会从管道中泄漏出来，这不仅会影响管道的正常运行，还可能引发安全事故。
对于中短距离、低压的输氢管道，可以选择钢材、铜材或合金材料。其中，不锈钢管道在输送氢气方面具有独特的优点，主要包括整体性好、耐酸碱腐蚀和氧化腐蚀、适用于输送高纯度氢气等。这使得不锈钢成为中短距离、低压的氢气输送的首选材料。如果输氢管道需要承受较高的压力或温度，或者需要长距离输送氢气，那么可以选择强度更高、耐腐蚀性更强的材料，例如镍合金或者钛合金。
05挑战与机遇—氢气分离
氢气分离的方法有多种，包括低温分离法、选择吸附法、金属氢化物净化法和膜分离法等。其中低温分离法是利用在低温条件下，原料气组分的相对挥发度差（沸点差），部分气体冷凝，从而达到分离的目的。选择吸附法则是利用吸附剂的选择性吸附作用，将氢气从混合气体中分离出来。金属氢化物净化法则是利用金属氢化物的化学吸附和物理吸附作用，将氢气提纯和净化。膜分离法则是利用膜的渗透作用，将氢气从混合气体中分离出来。
对于混氢天然气，可以通过变压吸附法、膜分离法等将其中的氢气分离出来。变压吸附法是一种利用吸附剂在高压下对混合气体中的氢气进行吸附，然后在低压下将氢气解吸的方法。膜分离法则是一种利用膜的渗透作用，将氢气从混合气体中分离出来的方法。
达到分离和纯化的效果。
膜分离法工作原理图
