氢燃料

概念定义

氢燃料是以氢（H2）作为能源载体的燃料形式。常态下的氢为无色气体，燃烧热值可达142千焦／克，约为汽油的3倍。氢燃烧后的产物为水，不产生含碳燃烧产物，因此可用于对使用环节碳排放有较高要求的交通与动力设备。

工作原理

氢燃料可通过燃烧或氢燃料电池系统转换能量。燃烧方式利用氢与氧反应释放热能，可为动力装置提供能源；氢燃料电池系统则以氢为燃料，为交通工具提供动力。液氢储供技术负责储存液态氢，并在设备运行时向动力系统供应燃料。

氢可通过水解循环获取。制氢系统所使用的催化剂会影响装置的持续运行能力。2025年，中国科学院大学与北京大学团队开发铂基催化剂保护层技术，使制氢催化剂连续工作超过1000小时。

技术构成

氢燃料系统通常涉及制氢、储氢、运输、供氢和能量转换等环节。储运方式包括高压气态储氢、低温液态储氢和金属氢化物固态储氢。高压气态方案以压缩方式储存氢气；液态方案需将氢冷却至约-252.78℃并维持深冷环境；金属氢化物方案则以固态储氢技术保存氢。

不同储氢路线需要配套相应的容器、储供装置和动力系统。液氢路线对低温储存条件有明确要求，氢燃料电池路线则由燃料电池系统完成动力输出。氢具有较高的单位质量燃烧热值，但其实际使用同时依赖完整的制取、储运和供应设施。

应用场景

氢燃料已应用于铁路、公路车辆和航空动力设备。法国阿尔斯通研制的氢动力火车于2018年9月在德国投入运营，2021年起有14列该型火车批量投运，显示氢燃料电池系统可用于铁路运输。

在商用交通领域，氢燃料可用于机车、重型卡车、巴士及其他道路车辆。2025年5月，商用氢能机车头CN10A-Q在中国贵州六盘水试运行，同期配套投用100辆氢能重卡和4辆氢燃料电池公交车。2025年，东风柳汽氢燃料相关车型销量超过1800辆。

氢也可作为涡轮发动机燃料。2025年11月，中国航空发动机集团在亚洲通用航空展展示兆瓦级氢燃料涡轮发动机，该发动机完成60小时持续试验，并以氢燃料实现零碳排放运行。