“氫能及燃料電池具有廣闊的應(yīng)用前景，目前正處于大規(guī)模商業(yè)化初期，而國(guó)家首批燃料電池汽車示范城市群的正式啟動(dòng)，將極大地加速氫能及燃料電池的自主化、商業(yè)化進(jìn)程。”加拿大國(guó)家工程院院士葉思宇在近日舉辦的2021聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署氫能產(chǎn)業(yè)大會(huì)院士論壇上指出，在產(chǎn)業(yè)商業(yè)化仍面臨嚴(yán)峻成本挑戰(zhàn)的背景下，全產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)模化和技術(shù)進(jìn)步將帶來(lái)成本的迅速下降。

在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展備受重視。參會(huì)院士一致認(rèn)為，目前，氫能產(chǎn)業(yè)處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期，產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，離不開持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，以及“政產(chǎn)學(xué)研用”的緊密合作。

在減排和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中

扮演關(guān)鍵角色

在降碳目標(biāo)下，除了可在交通領(lǐng)域“大放異彩”，氫能及燃料電池在工業(yè)、發(fā)電、民用等領(lǐng)域也將發(fā)揮重要作用。與會(huì)專家普遍認(rèn)為，氫能和燃料電池作為一體化的產(chǎn)品，是未來(lái)能源技術(shù)革命的重要?jiǎng)?chuàng)新和應(yīng)用方向，將在減排和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中扮演關(guān)鍵角色。

中國(guó)科學(xué)院院士郭烈錦認(rèn)為，碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)質(zhì)，是二氧化碳的減排。當(dāng)前我國(guó)碳排放主要來(lái)源包括工業(yè)、發(fā)電、建筑和交通領(lǐng)域，隨著工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展，未來(lái)幾年二氧化碳總排放量仍將上升。“我國(guó)要用全球最短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)總量巨大的碳減排，這是個(gè)極為艱巨的任務(wù)。”

“氫能產(chǎn)業(yè)鏈非常長(zhǎng)，包括氫氣制取、儲(chǔ)運(yùn)、供應(yīng)、終端應(yīng)用，不管是燃料電池汽車、飛機(jī)，還是無(wú)人機(jī)、發(fā)電、民用等領(lǐng)域，都有非常廣闊的應(yīng)用空間。”葉思宇認(rèn)為，隨著可再生能源需求的進(jìn)一步提升，氫能在其中也將發(fā)揮關(guān)鍵作用。可再生能源與氫能結(jié)合，可以有效抑制間歇性、季節(jié)性等缺點(diǎn)，保證高品質(zhì)電力的生產(chǎn)；同時(shí)，通過電解水制備的氫氣，不僅可以用于交通領(lǐng)域的節(jié)能減排，也可以用到工業(yè)及其它民用領(lǐng)域。

郭烈錦進(jìn)一步指出，在降碳背景下，氫能可以起到穩(wěn)定供能、保證能源安全和多維度降碳的作用。從能源安全角度看，綠氫對(duì)油氣的部分替代，可緩解油氣燃料的安全供應(yīng)問題；從碳的角度來(lái)看，氫能夠幫助多個(gè)領(lǐng)域脫碳、固碳甚至實(shí)現(xiàn)負(fù)碳。

專家呼吁聚焦“硬”技術(shù)

如何更好地發(fā)揮氫能的多重作用?郭烈錦認(rèn)為，業(yè)界應(yīng)該更多地聚焦“硬”技術(shù)，推動(dòng)核心技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

“目前氫能產(chǎn)業(yè)鏈從制取、儲(chǔ)存到應(yīng)用有很多的技術(shù)環(huán)節(jié)需要?jiǎng)?chuàng)新發(fā)展。”在葉思宇看來(lái)，燃料電池汽車示范城市群政策，特別強(qiáng)調(diào)了核心技術(shù)和關(guān)鍵部件的缺失是業(yè)內(nèi)需要密切攻關(guān)的重要方向，這一政策將極大推進(jìn)燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

以氫能上游制氫端為例，郭烈錦認(rèn)為，在示范城市群政策的帶動(dòng)下，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好。但客觀上，可再生能源制氫電價(jià)成本占比高，綠氫富裕區(qū)域與應(yīng)用區(qū)域錯(cuò)位嚴(yán)重，導(dǎo)致綠氫制取、儲(chǔ)運(yùn)價(jià)格居高不下。“太陽(yáng)能水電解制氫技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效、清潔的資源循環(huán)利用。5年之內(nèi)，我國(guó)有可能走出一條產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化應(yīng)用的道路，未來(lái)將形成以氫和電為主的能源體系。”

面對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的成本、儲(chǔ)運(yùn)等挑戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)外開始將氨作為氫的介質(zhì)進(jìn)行研究。澳大利亞工程院院士程一兵表示，氨既是便于安全運(yùn)輸?shù)膬?chǔ)氫介質(zhì)，又是可再生零碳燃料，對(duì)硅酸鹽建材和火力發(fā)電行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和具有重要意義。

據(jù)介紹，目前我國(guó)每年的氨產(chǎn)量高達(dá)1.8億噸，且合成技術(shù)成熟，運(yùn)輸安全規(guī)范、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等比較健全，具備很好的發(fā)展條件。但程一兵同時(shí)提醒，氨作為燃料應(yīng)用也存在技術(shù)上的挑戰(zhàn)，比如氨在內(nèi)燃機(jī)燃燒時(shí)難點(diǎn)火、發(fā)熱值不高，這都需要進(jìn)一步研究克服。

“政產(chǎn)學(xué)研用”要緊密結(jié)合

“從某種意義上說(shuō)，制氫、儲(chǔ)氫和燃料電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化是要突破的重要方向，也是目前業(yè)內(nèi)公認(rèn)的卡脖子環(huán)節(jié)。”葉思宇認(rèn)為，從燃料電池整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，這涉及材料科學(xué)、電子工程、整車集成等領(lǐng)域。因此，燃料電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展不是簡(jiǎn)單的材料或應(yīng)用問題，而是一個(gè)系統(tǒng)工程，任何一個(gè)單一領(lǐng)域的突破都不能完全解決產(chǎn)業(yè)化瓶頸。

“同時(shí)，從上游的材料研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化到終端應(yīng)用，涉及多層級(jí)的工程驗(yàn)證，這些工程驗(yàn)證過程中的密切配合也非常重要。”葉思宇建議，政府層面對(duì)整個(gè)工程驗(yàn)證過程予以適當(dāng)引導(dǎo)和鼓勵(lì)，促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈的工程驗(yàn)證。同時(shí)，需要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)向的“政產(chǎn)學(xué)研用”緊密合作，促進(jìn)氫燃料電池的持續(xù)技術(shù)進(jìn)步。