2024年12月20日卡车技术前线公众号消息，美国能源部公布最新氢计划（Hydrogen Program Plan），该计划整合了多个能源部办公室的新投入，并为清洁氢创新提供了战略框架。
此前，几个联邦机构在2023年制定了美国国家清洁氢战略和路线图（U.S. National Clean Hydrogen Strategy and Roadmap），这是一个全面的全国性框架，旨在加快清洁氢的生产、加工、交付、储存和使用。这份2024年氢气计划更新解释了美国能源部办公室如何协同工作，有效实施战略和路线图中概述的战略。
美国能源部（DOE）宣布了其更新的氢气计划，这是推进清洁氢气技术研究、开发、示范和部署（RDD&D）的基础资源。氢能项目计划明确确定并阐明了美国能源部氢能项目的战略性、高影响力的重点领域，这是一项涉及多个氢能相关办公室的协调一致的努力。
Conceptual H2@Scale energy system
该计划提供了一个战略框架，整合了各政府部门、机构的研发工作，以推进氢气的生产、运输、储存和使用。
能源部氢能计划是推进清洁氢技术研究、开发、示范和部署（RDD&D）的基础资源。
2024年氢气计划更新解释了美国能源部办公室如何协同工作，有效实施战略和路线图中概述的战略。这个新版本还包括更新的支持数据和分析、区域清洁氢中心的描述、通过Hydrogen Shot™建立的能源部雄心勃勃的目标的信息，以及能源部为建立强大的劳动力、最大限度地提高技术效率和加速向氢经济过渡的创新所做努力的例子。
能源部氢能计划
能源部氢能计划概述了美国能源部（DOE）氢能计划的战略性高级别重点领域。
该计划描述了美国能源部各办公室如何合作执行美国国家清洁氢战略和路线图，该路线图提出了全政府清洁氢的方法。
图ES-1。美国国家清洁氢战略和路线图、能源部氢计划计划和能源部办公室战略计划和指导文件之间的关系
图ES-2。美国能源部氢计划组织结构
通过这份总体文件，读者将获得有关关键RDD&D需求的信息，以便在经济中大规模使用氢气和相关技术，如燃料电池和涡轮机，以及美国能源部各办公室如何满足这些需求。
项目使命
美国能源部氢气计划侧重于通过最终用途进行清洁氢气生产技术的研发和开发，并解决制度和市场障碍，以实现多个应用和行业的采用。
假设氢气以相应的阈值成本可用，显示交通、工业和电网关键部门潜在清洁氢气需求估计的情景
美国氢气和天然气的氢气生产装置和管道
美国截至2024年1月宣布的清洁氢气生产项目
美国截至2024年计划和安装的电解槽容量
美国各地与区域清洁氢中心相关的地下储氢机会，包括可以利用现有天然气基础设施的选择
项目战略
美国能源部资助研发工作，为近期、中期和长期生产、交付、储存和使用来自不同国内能源的氢气提供基础。
该计划根据在市场上与现有技术和其他新兴技术竞争所需的技术进步，确定了氢气和相关技术的目标。
美国能源部氢计划关键目标示例
交通运输
氢具有在多个部门的不同应用中使用的潜力，在这些领域，它可以提供实质性的环境、环境正义和经济效益，以及改善能源安全和弹性。
氢和燃料电池是减少交通相关排放的一系列选择中的重要组成部分，因为它们可用于难以脱碳的特定应用，如长途重型卡车。其他示例包括在工作现场需要能源的中型卡车和超重型应用，如越野、铁路和海洋应用，这些应用需要大量的车载能源和更长的航程，涉及重载，或者需要比单独使用电池供电更快的补能时间。随着减少排放和能源相关费用的紧迫性增加，存在重大机遇，因为中型和重型行业占车辆总量的5%，占交通排放的21%。
除了在燃料电池中的用途外，氢气还可以直接用作内燃机的燃料，或与二氧化碳结合生产合成燃料，为满足各种交通应用的需求提供了更多方法。这些合成燃料可以允许某些应用或地区继续使用内燃机和现有的庞大液体燃料基础设施，用于长途商用飞机等难以脱碳的最终用途。与利用氢气和二氧化碳的这些途径类似，氢气和氮气可用于生产氨，以用于多种应用。
另一种运输应用是叉车和物料搬运行业；在美国，截至2023年，氢为6万多辆叉车提供动力，占美国目前使用的叉车总数的16%。
除了公路车辆，氢和氢载体的机会也在整个运输领域出现，包括在海洋应用中,氢气和氢气运输船可能是船用燃料的一种有吸引力的替代品。此外，在各种船舶和港口使用氢气用于拖运卡车、岸电（船舶停靠时的电力）和货运设备，都有可能减少二氧化碳和其他排放，并在目标地区发展基础设施；在某些航空应用中，氢气系统的重量、续航里程和加油时间比电池等替代方案更具优势；以及非公路运输，如采矿或其他氢气可以使车辆在封闭空间内零排放运行的应用。
转换
氢携带的能量必须转化为不同的形式，如电和/或热。这种转换可以通过使用涡轮机或往复式发动机的燃烧来实现，也可以通过使用燃料电池的电化学过程来实现。设计混合能源系统有很多机会。
燃料电池
燃料电池可以比内燃机更高效，因为燃料电池中的电化学反应直接发电，而燃烧必须首先将燃料中的能量转化为机械能，然后转化为电能。燃料电池的效率已被证明超过60%，当燃料电池用于热电联用时，效率可能超过80%。
燃料电池不需要像电池那样充电，因此只要提供燃料和空气，它们就可以长时间运行。在燃料电池中，功率和能量是解耦的，可以独立调节，即对于固定的燃料电池堆，更多的氢气可以在不改变燃料电池尺寸或功率的情况下实现更高的能量容量。
燃料电池也很容易扩展，因为单个电池可以堆叠在一起以提供广泛的电力。它们的尺寸范围从便携式电源的不到一瓦到重型应用的数百千瓦，再到大型固定电源的许多兆瓦。
示例：用于长途卡车的聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）目标
PEMFC的常见研发推动力
来源：卡车技术前线
