2026年氢碳联产技术风险评估报告

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氢碳联产技术是一种将氢气与碳材料（如石墨烯、碳纳米管等）联合生产的绿色工艺，相比传统高污染制氢制碳工艺，具有避免温室气体排放、实现甲烷资源绿色高值化利用等显著优势[1]。

中科院大连化学物理研究所李灿院士团队研发的"离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术"于2026年1月6日通过科技成果评价，被认定达到国际领先水平[2]。

该技术的核心突破包括：

• 连续运行时间
  ：工业示范项目连续运行时间超过1000小时，实现了硫化氢完全转化（尾气中硫化氢含量小于1 ppm）
• 产品质量
  ：产品硫磺纯度大于99.95%、氢气纯度大于99.999%
• 技术规模
  ：已开展10万方/年硫化氢消除与资源化利用的工业示范项目
• 知识产权
  ：申请26项专利，其中12项已获授权

中科院上海微系统与信息技术研究所研究员于庆凯团队正在攻克裂解反应釜的连续运转问题，目标是

[1]。

• 技术路线
  ：天然气裂解碳氢联产技术
• 产业化进展
  ：创立上海氢田新材料科技有限公司（2021年）
• 应用场景
  ：在化工、加氢站等分布式场景中更具成本和效率优势
• 示范计划
  ：计划于2026年在天然气资源丰富的四川省实现示范应用

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风险类型	风险描述	影响程度	风险等级
长时间连续运行	裂解反应釜在高温高压环境下持续运转，设备磨损和材料疲劳风险增加	设备故障、停产	高
热应力累积	频繁启停和温度变化导致热应力集中，可能引发设备变形或开裂	安全隐患	高
结焦沉积	裂解过程中产生的焦状物在反应釜内壁沉积，影响传热效率	效率下降	中高

根据行业研究报告，裂解反应釜及相关阀门系统面临以下材料失效风险[3]：

1. 氢脆风险
   ：阀门在高温高压氢环境中服役后，氢可与钢中的碳原子反应生成甲烷，造成钢的脱碳和微裂纹形成，导致钢材不可逆转的劣化。温度越高、氢分压越大，钢的氢腐蚀越严重。

2. 低温脆性
   ：液氢和氢浆系统的低温环境导致材料韧性下降，增加材料的裂纹敏感性，可能引发安全事故。

3. 金属氢脆
   ：金属吸收内部氢或外部氢后，局部氢浓度达到饱和时，将引起材料韧塑性下降、诱发裂纹或延迟断裂。

氢气具有以下特殊物理化学性质带来的安全风险：

• 高渗透性
  ：氢气极易通过阀体、盖、非金属材料密封垫片、阀杆填料等位置发生外部渗漏
• 快速扩散
  ：氢气泄漏后将迅速扩散，导致可燃、可爆区域不断扩大，且扩散过程肉眼不可见
• 低温收缩
  ：氢液化过程温度急剧下降，可导致材料收缩，由于各部件的变形收缩量不同导致变形不协调，从而造成结构中应力增大和引起阀门密封面泄漏

根据生物质气化技术研究文献，焦油、碱金属、结渣三者之间存在相互影响关系[4]：

• 碱金属催化焦油裂解
• 焦油冷凝会吸附碱金属加剧沉积
• 增加处理难度，导致工艺系统复杂、投资增加、运行成本高

阶段	风险点	技术挑战
实验室阶段	工艺参数可控	条件稳定，易于调控
中试阶段	规模放大效应	参数变化，稳定性下降
工业化阶段	连续运行稳定性	长时间运行可靠性验证

根据《氢能遭遇5大瓶颈，中国产业如何破局？》报告，氢能产业面临的系统性风险包括[5]：

• 审批流程复杂
  ：一个氢能项目从立项到投产平均需要经过10个以上部门的审批，耗时18～24个月
• 标准体系不完善
  ：氢能在国家能源战略中的定位尚不清晰，相关标准体系有待完善

• 资源禀赋与市场空间分离
  ：可再生能源制氢的清洁能源资源主要集中在"三北"地区，而氢能应用市场集中在东部沿海和中部工业密集区

• 成本偏高
  ：目前绿氢成本约为20-30元/千克，远高于灰氢（10-15元/千克）
• 基础设施薄弱
  ：截至2024年底，我国加氢站数量超500座，但分布不均，主要集中在沿海省份

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基于上述分析，对氢碳联产技术的综合风险评估如下：

                    安全性风险
                         ▲
                        /|\
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           连续运行 ─────┼───── 材料失效
           稳定性    /    |    \    (70%)
           (75%)   /     |     \
                  /      |      \
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          技术        系统集成       产业化
          成熟度      复杂性         配套
          (65%)       (60%)         (55%)

风险类别	风险项目	风险等级	发生概率	影响程度
技术风险	裂解反应釜连续运转稳定性	高	中	严重
技术风险	材料氢脆失效	高	中	严重
技术风险	氢气泄漏	高	中	严重
系统风险	工艺系统复杂性	中高	中	中等
系统风险	规模化放大	中高	中高	中等
产业风险	体制机制	中	高	中等
产业风险	资源市场错配	中	中	中等
产业风险	经济性不足	中高	高	中等

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• 目标
  ：将裂解反应釜稳定连续运行时间从当前水平提升至一个月及以上
• 措施
  ：
  • 优化反应釜结构设计，减少热应力集中
  • 开发耐高温、耐氢蚀的新型材料
  • 建立智能监测系统，实时监控设备状态

• 采用耐氢脆合金材料（如高Cr合金）
• 表面涂层技术增强抗氢渗透能力
• 定期材料检测与更换机制

• 多级氢气泄漏检测系统
• 紧急切断和泄压装置
• 完善的安全联锁系统

• 建立氢能项目联合审批机制
• 明确管理主体职责分工
• 缩短审批周期至12个月以内

• 制定氢碳联产技术专用标准
• 统一安全规范和质量要求
• 推动国际标准对接

• 绿氢补贴政策
• 税收优惠和融资支持
• 示范项目专项资金

2026年 ─────────────────────────────────────────►
│
├── Q1-Q2: 技术攻关期
│   ├── 裂解反应釜连续运转突破
│   ├── 材料稳定性验证
│   └── 系统集成优化
│
├── Q3-Q4: 示范应用期（四川）
│   ├── 10万方级示范项目
│   ├── 运行数据采集分析
│   └── 工艺参数优化定型
│
└── 2027年及以后：规模化推广
    ├── 全国多点布局
    ├── 产业链协同发展
    └── 国际市场拓展

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2026年是中国氢碳联产技术发展的关键年份。中科院两大团队的突破性进展标志着该技术已进入从实验室走向产业化的重要转折期。然而，

等核心技术风险仍是制约产业化的主要瓶颈。

风险类型	短期（2026年）	中期（2027-2028年）	长期（2029-2030年）
技术风险	高，需重点攻关	逐步降低	基本可控
系统风险	中高，需优化	明显降低	持续优化
产业风险	中高，需政策支持	逐步改善	形成体系

基于当前技术进展和风险控制措施，预计：

1. 2026年内
   ：裂解反应釜连续运行时间有望突破一个月
2. 2027-2028年
   ：首批商业化示范项目投产运行
3. 2029-2030年
   ：形成成熟的产业化体系，成本大幅下降

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[1] 中国新闻网 - “中国科学家突破氢碳联产技术 零污染制氢助力能源转型” (https://www.chinanews.com.cn/gn/2026/01-18/10554059.shtml)

[2] 中国科学院大连化学物理研究所 - “离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术通过科技成果评价” (https://www.dicp.ac.cn/xwdt/kyjz/202601/t20260106_8096190.html)

[3] 华泰证券 - “机械：多重需求共振下阀门国产替代加速” (https://finance.sina.com.cn/stock/stockzmt/2026-01-08/doc-inhfpwvc1541360.shtml)

[4] 人民日报 - “探析生物质气化的技术路线与发展趋势” (http://paper.people.com.cn/zgnyb/pc/attachement/202512/22/81020906-7434-49b2-9b29-3bc86f143caa.pdf)

[5] 能源新媒 - “氢能遭遇5大瓶颈，中国产业如何破局？” (https://www.nationalee.com/newsinfo/8932991.html)

[6] 中国科学院 - “制氢+硫磺，新技术助力工业绿色低碳发展” (https://www.cas.cn/cg/zh/202601/t20260107_5095421.shtml)