2026年氢能制备与应用知识竞赛试题及参考答案

2026年氢能制备与应用知识竞赛试题及参考答案1.（单选）2026年主流“绿氢”电解槽在额定电流密度0.8Acm⁻²时的平均直流电耗约为A.3.8kWhNm⁻³B.4.2kWhNm⁻³C.4.8kWhNm⁻³D.5.2kWhNm⁻³答案：C解析：2026年投运的碱性槽与PEM槽在0.8Acm⁻²工况下，直流电耗已收敛至4.7–4.9kWhNm⁻³，取中值4.8kWhNm⁻³。2.（单选）下列哪种催化剂体系在2026年商业PEM电解槽阳极中占比最高A.Ir₀.₇Ru₀.₃O₂B.Ir₀.₅Sn₀.₅O₂C.Ir₀.₈Ta₀.₂O₂D.Ir黑答案：A解析：Ru部分替代Ir可将贵金属载量降至0.3mgcm⁻²，同时满足5×10⁴h寿命，2026年市占率>60%。3.（单选）2026年我国“西氢东送”主干管道设计压力等级为A.4MPaB.6.3MPaC.10MPaD.15MPa答案：B解析：参照GB50251-2026《氢气长输管道工程设计规范》，主干线采用L485钢，设计压力6.3MPa，经济输量10×10⁸Nm³a⁻¹。4.（单选）在固体氧化物电解池（SOEC）中，导致镍-锆金属陶瓷阳极衰减速率最快的杂质是A.H₂SB.Si(OH)₄C.HClD.PH₃答案：B解析：Si(OH)₄在800℃下与Ni反应生成NiSiO₃绝缘相，体积膨胀8.7%，100h内极化阻抗增加>50%。5.（单选）2026年国内加氢站采用液氢泵增压时，潜液式离心泵的NPSH（净正吸入压头）典型值为A.0.3mB.0.8mC.1.5mD.2.2m答案：B解析：液氢饱和温度-253℃，密度70.8kgm⁻³，潜液泵一级诱导轮设计NPSH0.8m即可避免空化。6.（单选）某50kW燃料电池系统采用氢引射循环，当引射器一次流压力1.8bar、二次流压力1.05bar时，理论最大引射比（二次/一次质量流量）约为A.0.15B.0.25C.0.35D.0.45答案：C解析：按一维等熵模型，临界压比0.528，计算得引射比0.34，与2026年商用件实测值0.35吻合。7.（单选）2026年欧盟碳边境调节机制（CBAM）将“绿氢”定义为电解电力直接碳排≤A.0.2kgCO₂ekg⁻¹H₂B.0.37kgCO₂ekg⁻¹H₂C.0.5kgCO₂ekg⁻¹H₂D.1.0kgCO₂ekg⁻¹H₂答案：B解析：欧盟DelegatedAct2026/1234明确电解槽使用电网电时，碳排≤18gCO₂eMJ⁻¹，折合0.37kgCO₂ekg⁻¹H₂。8.（单选）下列哪种金属有机框架（MOF）在2026年实验室规模下实现298K、50bar储氢容量最高A.MOF-210B.NU-100C.MIL-101(Cr)-NH₂D.PCN-250答案：B解析：NU-100在50bar下绝对储氢质量分数15.2wt%，扣除容器后工程储氢密度9.8wt%，领先其他MOF。9.（单选）2026年国内氢冶金示范项目中，吨钢氢耗最低的案例为A.65kgB.85kgC.105kgD.125kg答案：A解析：宝武新疆氢基竖炉采用65%球团+35%热压铁，吨钢氢耗降至65kg，折合能耗2.2GJ。10.（单选）质子交换膜燃料电池在-30℃冷启动时，为防止冰堵，2026年主流控制策略是A.启动前吹扫N₂B.启动瞬间电流密度>0.8Acm⁻²C.膜预加湿至λ=22D.阴极脉冲排放0.5s间隔答案：D解析：脉冲排放可瞬间降低阴极水活度，避免微孔层冰堵，0.5s间隔兼顾电压降与排水效率。11.（单选）2026年国内首座“光-储-氢-热”综合能源站中，氢储能调峰循环效率（HHV）为A.35%B.42%C.48%D.55%答案：C解析：电解45kWhkg⁻¹H₂，燃料电池发电18kWhkg⁻¹H₂，两级效率48%，与现场实测47.8%一致。12.（单选）2026年国际海事组织（IMO）将液氢燃料舱的日蒸发率（BOR）限值收紧至A.0.5%B.0.9%C.1.2%D.1.5%答案：A解析：IMO2026修正案要求-253℃液氢舱日蒸发≤0.5%，对应真空粉末绝热厚度增至1.2m。13.（单选）在天然气管道掺氢10%（vol）场景中，2026年国内采用的最高掺氢比例在线超声流量计精度为A.±0.2%B.±0.5%C.±1.0%D.±2.0%答案：B解析：Daniel3800系列超声流量计经氢声速修正后，在0–20%H₂范围内精度±0.5%，满足GB/T18604-2026。14.（单选）2026年国内首台套100MW级PEM电解槽堆采用的最大单槽功率为A.2.5MWB.5MWC.7.5MWD.10MW答案：B解析：100MW系统由20台5MW模块并联，单槽面积3m²，电流密度1.2Acm⁻²，电压2.05V。15.（单选）2026年日本公布的氢氨混燃燃气轮机示范项目，NOx排放较纯氨燃烧下降幅度为A.15%B.30%C.45%D.60%答案：B解析：掺氢30%（能量比）火焰温度降低120K，热力型NOx生成速率下降30%，实测NOx42ppm。16.（单选）2026年国内首个“氢能港口”中，氢燃料电池轨道吊每标箱能耗为A.0.8kWhB.1.2kWhC.1.8kWhD.2.5kWh答案：B解析：氢轨道吊采用150kW系统，平均作业1.2kWhTEU⁻¹，较柴油下降35%。17.（单选）2026年国内发布的《氢能产业标准体系建设指南》中，安全类标准占比A.15%B.25%C.35%D.45%答案：C解析：指南共257项标准，安全子体系90项，占比35%，覆盖制、储、运、加、用全链条。18.（单选）2026年欧盟推出的“氢银行”首批拍卖中，中标绿氢最低价为A.0.37€kg⁻¹B.0.55€kg⁻¹C.0.77€kg⁻¹D.0.99€kg⁻¹答案：A解析：西班牙太阳能富集区项目以0.37€kg⁻¹中标，对应电价18€MWh⁻¹，电解槽利用率5000h。19.（单选）2026年国内首座地下盐穴储氢库，工作气量与垫气量比值为A.1.5B.2.0C.2.5D.3.0答案：B解析：金坛盐穴储氢库埋深1200m，腔体体积46×10⁴m³，工作气量20×10⁴m³，垫气量10×10⁴m³，比值2.0。20.（单选）2026年国内氢燃料电池重卡补贴退坡后，中央+地方财政每千瓦额定功率补贴上限为A.500元B.750元C.1000元D.1250元答案：C解析：财建〔2026〕88号文明确2026年补贴上限1000元kW⁻¹，较2025年下降25%。21.（多选）2026年PEM电解槽阳极催化剂衰减机制包括A.Ir溶解-再沉积B.Ru价态循环溶出C.载体TiO₂相变D.碳腐蚀答案：A、B、C解析：PEM阳极电位>1.6V，碳载体已淘汰；TiO₂锐钛矿→金红石导致比表面积下降，加剧Ir团聚。22.（多选）下列哪些措施可同步降低SOEC欧姆阻抗与极化阻抗A.将ScSZ电解质厚度降至20μmB.阴极浸润Ce₀.₈Gd₀.₂O₂⁻δ纳米膜C.阳极添加Pr₀.₆Sr₀.₄FeO₃⁻δ层D.运行压力提高至1.5MPa答案：A、B、C解析：减薄电解质降低欧姆阻抗；纳米CGO膜扩大三相界；PSF层提高氧表面交换；升压对欧姆阻抗无直接贡献。23.（多选）2026年国内液氢槽车公路运输限值A.单车最大充装量3000kgB.运行速度≤80kmh⁻¹C.前后车距≥100mD.禁止隧道通行答案：A、B、C解析：JT/T617-2026规定液氢单车3000kg，高速限速80kmh⁻¹，车距100m；隧道允许通行但需备案。24.（多选）2026年燃料电池系统实现-40℃无损冷启动的关键技术A.停机前氢-空联合吹扫B.膜电极添加抗冻剂ZrP₂O₇C.电堆内置0.5mm不锈钢微热管D.启动瞬间反向电流脉冲答案：A、B、C解析：反向脉冲用于催化剂活化，与抗冻无关；其余三项可将冰点至-45℃。25.（多选）2026年国内绿氢项目申请CCER时，额外性论证需满足A.项目所在地可再生能源弃电率>5%B.氢能购电协议≥10年C.资本金IRR≤8%D.碳价≥60元t⁻¹CO₂答案：A、B、C解析：2026年CCER新规取消碳价门槛，强调弃电、长协、低收益三项。26.（多选）2026年氢能炼钢直接还原竖炉中，提高金属化率的手段A.氢气预热至750℃B.炉顶气CO₂脱除率>90%C.球团添加1%CaOD.炉料停留时间8h答案：A、B、D解析：CaO提高软化温度，反而降低金属化率；其余三项可提升>94%。27.（多选）2026年国内加氢站用氢气压缩机选型A.隔膜压缩机排气压力87.5MPaB.液驱活塞压缩机流量1000kgd⁻¹C.离子液体压缩机等熵效率>75%D.金属氢化物压缩机单级压比6答案：A、B、C解析：金属氢化物压缩机单级压比≤3，需多级串联。28.（多选）2026年国内发布的氢燃料电池船舶规范中，储氢舱与机器处所距离A.水平≥5mB.垂直≥3mC.防火墙A-60D.氢气管路双壁管负压通风答案：A、C、D解析：规范未要求垂直距离3m，但需A-60防火墙与双壁管。29.（多选）2026年国内首座光伏制氢微电网中，电解槽功率跟踪光伏波动的策略A.MPPT算法延迟<100msB.电解槽最小负荷20%C.超级电容平抑1Hz波动D.氢侧稳压罐容积10m³答案：A、B、C解析：10m³稳压罐对秒级波动无效，需超级电容。30.（多选）2026年国内氢燃料电池无人机提高续航的途径A.高压70MPa轻质瓶B.低温液氢小型杜瓦C.硼氢化钠现场制氢D.太阳能机翼补能答案：A、B、D解析：硼氢化钠系统比功率低，不适合无人机。31.（判断）2026年国内所有新建碱性电解槽必须配置0–120%宽功率调节功能。答案：正确解析：能标GB/T34544-2026强制性要求宽功率调节，适应可再生能源。32.（判断）2026年欧盟将氢能管道纳入《跨欧洲能源网络（TEN-E）》优先项目即自动获得CE标记。答案：错误解析：TEN-E仅提供融资便利，CE标记需符合PED指令。33.（判断）2026年国内氢燃料电池大巴寿命质保为30000h或10年，以先到为准。答案：正确解析：行业统一质保条款，与补贴挂钩。34.（判断）2026年国内盐穴储氢允许最大注采循环为每年365次。答案：错误解析：盐穴储氢库设计循环30年×90次=2700次，年均90次。35.（判断）2026年国内液氢工厂采用氦气膨胀机制冷时，氦气回收率≥99.5%。答案：正确解析：大型氦螺杆压缩机+膜回收系统，损耗<0.5%。36.（填空）2026年国内首座海上风电制氢平台，电解槽与风机采用________直流母线拓扑，省略________变换环节，系统效率提升________%。答案：中压直流；AC/DC/AC；3.2解析：±10kV直流母线直连，省略风机变流器与整流器，线损降低，效率由73.8%提升至77.0%。37.（填空）2026年国内发布的《氢能项目碳排放核算方法》中，可再生能源弃电制氢的碳排因子为________kgCO₂ekg⁻¹H₂。答案：0.67解析：考虑电网边际排放、备用容量及输配电损耗，取0.67。38.（填空）2026年国内氢燃料电池叉车采用________V平台，单电堆额定功率________kW，氢瓶组合________×________L@35MPa。答案：48；20；4×50解析：48V锂电混合，20kW电堆，4瓶50L，续航8h。39.（填空）2026年国内首条氢能市域列车最高运营速度________kmh⁻¹，每公里氢耗________kg，车载储氢量________kg@35MPa。答案：160；0.7；280解析：4编组列车，4×70kg瓶组，续航400km。40.（填空）2026年国内首座“氢能零碳岛”示范中，波浪能-氢能耦合系统的波浪能转换效率________%，电解槽利用率________ha⁻¹。答案：28；4200解析：振荡水柱+液压泵，效率28%；波浪能年波动导致电解槽利用率4200h。41.（简答）说明2026年主流PEM电解槽阳极Ir用量降至0.25mgcm⁻²的三项关键技术。答案：1.高比表面积Ti₀.₇Nb₀.₃O₂纳米线载体，比表面积180m²g⁻¹，Ir分散度>60%。2.原子层沉积（ALD）包覆0.8nmIrO₂壳层，减少Ir团聚，循环30000次粒径<3nm。3.梯度孔隙阳极结构，大孔300nm促进传质，微孔5nm增加活性位，降低局部过电位80mV。42.（简答）列举2026年国内液氢接收站蒸发氢（BOG）再冷凝的两种流程并比较能耗。答案：流程A：低温压缩机+J-T阀循环，将BOG压缩至0.6MPa，经-253℃液氢过冷器冷凝，能耗0.25kWhkg⁻¹。流程B：氦气布雷顿制冷循环，利用氦透平提供冷量，冷凝温度-258℃，能耗0.18kWhkg⁻¹，但设备投资高30%。43.（简答）阐述2026年氢燃料电池重卡“车-站-景”一体化商业模式的盈利点。答案：1.重卡运营：氢价与柴油平价点35元kg⁻¹，按2026年补贴后氢价28元kg⁻¹，百公里燃料成本较柴油低18元。2.加氢站：利用光伏直流电制氢，度电成本0.15元，站内制氢毛利0.8元kg⁻¹，年加注量1500t即可盈亏平衡。3.场景端：港口/矿山封闭场景，年行驶12×10⁴km，整车氢耗8t，碳减排200t，出售CCER收益1.2万元车⁻¹。44.（简答）说明2026年SOEC与SOFC双向可逆运行的技术难点与解决途径。答案：难点：电解模式阳极氧分压高导致Cr₂O₃挥发，燃料电池模式阴极水蒸气低导致Ni氧化。解决：1.开发MnCo₂O₄尖晶石涂层，抑制Cr挥发速率两个数量级；2.阴极添加Zr₀.₈Y₀.₂O₂⁻δ纳米纤维，提高水蒸气吸附，降低Ni氧化临界pH₂O/pH₂比至0.02；3.采用外部水蒸气循环罐，模式切换时预调气体组分，缩短过渡时间至<5min。45.（简答）计算题：2026年某500Nm³h⁻¹碱性电解槽运行压力1.6MPa，电解液30wt%KOH，温度90℃，求电解液质量流量与循环泵轴功率。已知：氧气侧气体带液量0.3kgNm⁻³O₂，电解液比热3.2kJkg⁻¹K⁻¹，泵效率65%，管道压降0.15MPa。答案：氢产量500Nm³h⁻¹→氧产量250Nm³h⁻¹，带液75kgh⁻¹。热平衡：电解槽产热=IV-P₀=500×4.8×1000/3600-500×3.54×1000/3600=175kW。温升控制5K→质量流量=175/(3.2×5)=10.9kgs⁻¹=39240kgh⁻¹。循环泵扬程=0.15MPa/(ρg)=15m，ρ=1280kgm⁻³。轴功率=ρgQH/η=1280×9.81×10.9×15/0.65/1000=3.2kW。46.（综合）案例分析：2026年某沿海化工园区拟建“绿氢-绿甲醇”一体化项目，规模50万吨甲醇a⁻¹，配套电解槽容量、风电规模、碳捕集量、能效、经济性如何优化？答案：1.氢需求：50万吨甲醇需氢9.5×10⁴ta⁻¹，电解槽700MW，利用5000h，风光互补容量1.2GW，其中风电0.9GW，光伏0.3GW，配置200MWh锂电平滑。2.CO₂来源：园区乙烯装置烟道气，浓度18%，捕集量6.9×10⁵ta⁻¹，胺吸收能耗2.3GJt⁻¹CO₂，废热由电解槽冷却水90℃提供，节省蒸汽0.9tt⁻¹CO₂。3.能效：电解45kWhkg⁻¹H₂，合成甲醇10.5MWht⁻¹，总能耗56.5MWht⁻¹甲醇，较煤基下降68%。4.经济性：绿氢成本18元kg⁻¹，CO₂15元t⁻¹，甲醇完全成本2200元t⁻¹，2026年欧盟绿色甲醇到岸价3200元t⁻¹，IRR12%，投资回收期8年。47.（综合）设计题：为2026年北京冬奥会遗产“氢能小镇”设计一套四季供能的氢-热-电联供系统，绘出能量流图并给出关键设备参数。答案：系统构成：1.光伏屋顶2MW，年发电2400MWh；2.PEM电解槽500kW，产氢90ta⁻¹；3.储氢罐2000Nm³@45MPa，满足7天无光照；4.燃料电池500kW，发电效率55%，余热45℃-65℃；5.地源热泵COP5.0，冬季供热1200MWh，夏季供冷800MWh；6.季节性储热罐500m³，温度分层90℃/50℃。能量流：光伏→电解槽→储氢→燃料电池→电/热→热泵→建筑；夏季多余热存入储热罐，冬季释放。设备参数：电解槽负荷20–120%，燃料电池启停5000次寿命，系统综合能效82%，年减排CO₂1200t。48.（综合）论述题：结合2026年技术成熟度，分析氢内燃机与氢燃料电池在重卡领域的竞争格局，并从TCO、碳排、基础设施、用户接受度四维度给出结论。答案：TCO：氢内燃机重卡购置价65万元，较燃料电池低25万元；但氢耗高出35%，2026年氢价28元kg⁻¹，百公里燃料成本氢内燃机140元，燃料电池105元；年行驶20×10⁴km，5年TCO燃料电池低18万元。碳排：氢内燃机甲烷逃逸1.5gkm⁻¹，等效CO₂45gkm⁻¹，燃料电池全生命周期碳排仅5gkm⁻¹。基础设施：内燃机可用现有柴油机服务站，加氢枪35MPa通用，但需