综述：全球信息通信技术部门直接能源使用与气候影响评估指南：关键方面与未来情景

这篇综述系统梳理了氢能产业链(HIC)的关键技术进展，涵盖氢(H2)的生产、纯化、压缩、储运及在燃料电池(FC)、交通(FCEV)等领域的应用，揭示了可再生能源制氢的环境优势，为碳中和目标下的能源转型提供了前瞻性技术路线图。

　　

氢能产业链的技术突破与碳中和路径

氢生产技术的革新

可再生能源(RESs)驱动的电解水制氢技术正成为主流，其环境效益显著优于化石燃料重整。风电/光伏耦合电解槽可解决间歇性问题，质子交换膜(PEM)电解效率已达80%，但高纯度离子交换膜成本仍是产业化瓶颈。固态氧化物电解槽(SOEC)在800°C高温下效率突破90%，适合工业废热利用。光催化分解水技术虽处于实验室阶段，但纳米催化剂修饰使太阳能-氢转化率提升至19%。

纯化与压缩的技术竞逐

钯合金膜分离技术对H₂选择性达10⁴量级，但金属氢化物压缩机展现出"纯化-压缩"双功能优势，吸氢容量达150g/L。离子液体压缩机突破350MPa超高压，能耗较机械式降低40%。低温液化(-253°C)虽能实现70kg/m³高密度存储，但蒸发损失率需控制在0.1%/天以下。

储运方式的多元博弈

氨载体(NH₃)通过裂解装置可实现17.6wt%储氢密度，适合远洋运输。液态有机氢载体(LOHC)中甲基环己烷脱氢效率达98%，但反应器体积需缩减30%。多孔材料吸附储氢在77K下达到5.5wt%的 DOE标准，石墨烯掺杂使吸附热优化至15kJ/mol。

终端应用的跨界融合

燃料电池汽车(FCEV)的铂载量已降至0.125g/kW，耐久性突破2万小时。航空领域液氢燃烧室使涡轮前温度提升至2000K，空客ZEROe概念机减排潜力达50%。燃气轮机掺氢燃烧实现NO_x排放<15ppm，但回火问题需陶瓷涂层解决。

2050技术路线图

电解槽成本将降至200$/kW，氢能占终端能源18%。固态储氢材料能量密度需突破8wt%，分布式制氢-储氢-发电系统将重构电网架构。跨学科协同需攻克催化剂衰减机制、超临界输氢管道材料等十大技术挑战，政策驱动下的绿氢溢价机制将成为产业化关键推手。