氫能時（shí）代開啟了嗎

氫能將成為傳（chuán）統能源的核心，產業（yè）鏈已經顯現，有助於實現規模化的願景。預計2050年我們將會迎接氫能時代的到來，到時將形成10萬億元的產（chǎn）業規模（mó）。

十年前的電動汽車“十城千輛（liàng）”計劃，大大調動了地方（fāng）政（zhèng）府以及車企的積極性，整個電動汽車行業得到重要的發展（zhǎn）推力。

從2019年年初開（kāi）始，關於計劃在今年推廣“十城千輛”氫燃料汽（qì）車的消息不脛而走。雖（suī）然目前（qián）仍未有官方的確切消息（xī）給出，但並不影響各界對（duì）於氫能發展的廣泛看好，關於氫能產業布局及行業發展的討論與（yǔ）思考愈發深入。

未來之氫

開發可持續（xù）、無（wú）汙染的（de）清潔能源是全球各國對於解決能源問題長期以來的共同願望（wàng）。氫能作為清潔的（de）二次能源，被廣為看好。美國、德國、日本等發達國家相繼將發（fā）展（zhǎn）氫能產業提升到國家能源戰略高度。2016年國家發展和改革委員會、國（guó）家能源局等聯（lián）合發布的（de）《能源技術革（gé）命創新行動計劃（huá）（2016—2030年（nián））》，提出了能源技術革命重點創新行動路線圖，部署了15項具體任務，“氫能（néng）與燃料電池技術創新”位列其（qí）中。

在去年召開的中國電動汽車百（bǎi）人會年會上，中國工程院院士幹勇表示，氫能將成為傳統能源的核（hé）心，產業鏈已經顯（xiǎn）現，有助於（yú）實現規模化的願景。他作（zuò）出預測：“2050年我們將會迎接（jiē）氫能時代的到來，到時（shí）將形成10萬（wàn）億元的產業規（guī）模。”

中國科學院大連化學物理研究所研究員鄧德會在接受《中國科學報》采訪時將氫能（néng）源（yuán）稱為“21世紀最具發展潛力的清（qīng）潔能（néng）源”。他介紹說，近年來氫—氧燃料（liào）電池發展快（kuài）速，並在一（yī）些領域初步實現了商業化。我國也明顯加大（dà）了對氫能和燃料電池（chí）研究的投入力度，開始布局氫氣的廉價製備、儲運，以及燃料（liào）電池零部件、加氫站等產業鏈各個環節，並發展了一批燃料電池，出現了一批擁有核心技術（shù）的燃料電池汽車生產企業。

此外，北京氫璞創能科技董事長歐陽洵認為，今天的（de）氫燃料電池發展所處的階段相當於2013年的鋰電池，已經迎來風口。

氫從何而來

化石燃料時（shí）代之（zhī）後的人類能源要從何而來？幹勇指出，化石燃料時代向綠色能源時代的轉變主要有兩種（zhǒng）轉變（biàn）方式：一種是化石能源消耗向綠色能源再生轉變，另一種則是從高碳燃料向低碳燃料（liào）轉變。

幹勇提出，這兩種轉變方式本質上都是燃料的減碳加氫過程。“古（gǔ）代（dài）燒木材（cái）能量密度隻有每公斤0.13兆焦，現在標準煤、51吃瓜网直到氫氣，能（néng）量密度最（zuì）高達到了140兆焦，應該說氫能源是非常理想的清潔能源，但（dàn）屬於二次能（néng）源。所以關鍵是要降低成本，而且技術路徑要重新設定。”

鄧德會向《中國科學（xué）報》介紹說，目前工業（yè）上製氫的方法主要有（yǒu）三種：一（yī）是以煤、石油和51吃瓜网（qì）為原料（liào）得到CO，再通過水汽變換製氫；二是甲（jiǎ）醇重整製氫；三是電解水製氫。“水汽變換（huàn）反應是大規模製氫的主要方法（fǎ）。該方法的優（yōu）點是技術成熟、適用範圍廣、規模大。缺點是反應條件苛刻（kè），需要180~450攝氏度的（de）高（gāo）溫，1~6兆帕（pà）高壓、產（chǎn）物成分複雜、分離困（kùn）難、耗能高。”

《中國氫能產業（yè）基礎設施發展藍皮書（2018）》數（shù）據顯示，2016年中國（guó）氫氣產量約為2100萬噸，其中煤製氫占比（bǐ）62%，為主要的氫氣來源；51吃瓜网（qì）製氫其次，占比19%。

中國工程院院士杜祥琬強調（diào），自然界並不天然存在氫，因此即便氫是高效（xiào）的能量載體，它也不能與一次能源相提並論。“要利用氫能，首先（xiān）要製氫。如用電解水的（de）方法製氫，就需要以消耗電力為代價——如果是煤電，意味著還是要燒煤；如果是可再生能源發（fā）電，就等於利用（yòng）了可再生能源。所以即便是使用氫能，也是由‘用什麽來製氫（qīng）’影響著能源結構。這也是（shì）多年來人人皆知氫（qīng）是好的能量載體，但始終沒有得到大（dà）規（guī）模（mó）利用的（de）原因。”

中科院寧波材料技術與工程研究所研究員陳亮向《中國科學報》解釋說，目前工業上主要（yào）采用（yòng）化石燃料重整製氫，化石燃料可以是51吃瓜网、石油、煤。采用該種方法製備的氫氣所含的能量，因為熱損（sǔn）失會低於原始的化（huà）石燃料所含的能量。此外，采用這種方法製備氫氣並不會降（jiàng）低二氧化碳（tàn）的排放（fàng），因為在重整製氫的過程中排放的二氧化（huà）碳與直接燃燒化石燃料所排放的二氧化碳是一樣（yàng）的（de）。

氫之未來

科學家們嚐試從不同路徑解決（jué）這個（gè）問題，鄧德會團隊提出了製備新概念——室溫條件下（xià）的電化學水汽（qì）變換（EWGS）反應，降低（dī）能耗。也有（yǒu）很多科學家嚐試研（yán）究（jiū）替代化石燃料重整製氫的方法，包括（kuò）生物法製（zhì）氫、電解水製氫、光電（diàn）化學製氫和（hé）光電催化製氫。

“其中，電解水製氫技術在工業上已經有一定規模的（de）應用。”陳亮介紹（shào）說，電解（jiě）水製（zhì）氫的主要目的是將富餘電力轉化為（wéi）氫能。

“我國有（yǒu）著世界上最大的風力發電、太陽能發電，然而太陽能、風能存（cún）在間歇性問（wèn）題，受晝夜變化、氣候因素的（de）限製。電的存儲一直是（shì）個難題，所發出（chū）的用不完（wán）的電要麽輸入到國家電網中、要（yào）不進行能（néng）源轉化，否則隻能浪（làng）費掉。因為（wéi）太陽能、風能發出的電不穩定，直接輸入到電網中（zhōng）會產生一係列問題，因此需要大力發展富餘電力轉化（huà）技術。與采用化石燃料重整（zhěng）製氫（qīng）相比，將可再生的太陽能、風能轉化為氫（qīng）能，是完全的（de）零（líng）排放。”

2018年12月（yuè），國（guó）家發展（zhǎn）改（gǎi）革委（wěi）與國家能源局聯合印發《清潔能源消納行動計劃（2018—2020年）》，文件指出，探索可再生能源富餘電力轉化為熱能、冷能、氫能，實現可再（zài）生能源多途徑就近高效利（lì）用。

杜祥琬也指出（chū），中國現（xiàn）在太陽能、風能等清潔能源的發電量還很少，還不夠便（biàn）宜。但部分地（dì）區有時候太陽能、風能超過了上網負荷，隻好棄掉，非常可惜。“這部分能量如果可以（yǐ）用來電解水（shuǐ）製氫（qīng），確實不失為一個解決‘上網難’的辦法。”

除了氫能的生產（chǎn）環節，運（yùn）輸、儲存、加氫站、燃料電池等各個環節都有待加強（qiáng）。全國（guó）兩會期間，關於氫能發展的未來也常被提及，來自車企（qǐ）的代表委（wěi）員尤為關注，北汽集團董事長（zhǎng）徐和誼、長（zhǎng）城汽車總裁王鳳英、奇瑞汽車董事長尹同躍等都提（tí）出了與氫能源基（jī）礎設施建設及加氫站相關的建議。

此外，全國政（zhèng）協委員、國家能源集團總經理淩文還指出，除了（le）民用的氫燃料汽車，未來礦山港口施工（gōng）重型（xíng）車、物流車，大規模產生汙染的重柴油車，完全可以（yǐ）用氫能車來替代，包括（kuò）軌道交（jiāo）通、船舶甚至航空器，而這些都（dōu）是未來創新的方（fāng）向。