科研进展

液氢作为潜在的航空与航天领域的重要清洁燃料，被视为实现航空运输脱碳的关键路径之一。然而，液氢储存温度低至约-253°C，在储存与使用中不可避免地会产生氢气蒸发损失（即“ boil-off ”）。除直接经济损失与安全隐患外，氢气本身还具有间接温室效应，会带来环境负担。虽然在固定容器中，可以通过不断研发高性能隔热层、优化储罐结构等方式减少液氢蒸发，但在转运、加注、预冷和使用之间仍可能存在一定蒸发损耗，成为液氢规模化应用的瓶颈之一。

针对上述挑战，实验室副主任彭鹏研究员与美国落基山国家实验室（原美国可再生能源国家实验室）、美国劳伦斯伯克利国家实验室、法国巴黎综合理工学院、以及科罗拉多矿业大学的科研人员合作，开展了液氢蒸发气捕获、储存与再利用的研究。近日，相关工作发表于Nature Communications（DOI：10.1038/s41467-026-74294-4）。

该研究指出，液氢蒸发气不应仅被视为需要排放或处理的损失源，也可作为一种可回收、可调质、可再利用的低温高纯氢资源与冷资源，能够为未来液氢机场、氢能航空基础设施和航天发射场的蒸发气管理提供新路径。团队基于实验测量，校准了深冷工况（低于液氮沸点）的双位点Langmuir氢吸附曲线，并将材料性能与回收再利用过程、热管理和系统经济性相耦合，建立了面向液氢蒸发气捕获与再利用的多尺度评估框架。

在此基础上，针对液氢蒸发气在民用机场、国际机场和航天发射场三类典型应用场景下的捕获规模与运行特征，该研究分析并对比了四种终端利用路径的全流程表现，包括直接供给氢内燃机、直接供给燃料电池、再液化回收以及压缩储存。通过对温度、压力、材料成本、材料表现、蒸发比例和用氢频率等关键因素进行优化与敏感性分析，研究为液氢供应链中蒸发气管理提供了可量化的技术经济决策依据。相关成果对于降低液氢供应链损失、提升氢能航空与航天燃料利用效率、减少氢气排放带来的环境影响，并推动液氢基础设施安全高效运行具有重要意义。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-74294-4