潛力巨大的氫能產(chǎn)業(yè)面前 如何把好氫能發(fā)展的方向盤

無(wú)污染、零排放的氫能常被稱作“21世紀(jì)最具有發(fā)展前景的二次能源”，也是公認(rèn)的清潔能源。在今年的全國(guó)兩會(huì)上，氫能首次被寫入政府工作報(bào)告，公眾對(duì)其關(guān)注度進(jìn)一步提升。然而，在全國(guó)多地“氫”裝上陣，“氫谷”“氫都”不斷涌現(xiàn)之時(shí)，有關(guān)氫能產(chǎn)業(yè)在城市發(fā)展應(yīng)優(yōu)先考慮什么，燃料電池高成本的尷尬該如何化解等諸多問題也成為業(yè)界熱議的焦點(diǎn)。潛力巨大的氫能產(chǎn)業(yè)面前，如何推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的有序、健康、穩(wěn)步、快速發(fā)展？不同資源稟賦的城市又該如何把好氫能發(fā)展的方向盤？

1城市發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)和環(huán)保共贏待求索

“從世界能源發(fā)展歷史角度看，起初是石油發(fā)展期，其基本分子結(jié)構(gòu)是兩氫一碳，而隨后發(fā)展的天然氣是四氫一碳，可見氫的占比越來(lái)越大?！眹?guó)際氫能協(xié)會(huì)副主席、清華大學(xué)教授毛宗強(qiáng)說道。在他看來(lái)，氫能的發(fā)展是大勢(shì)所趨。想要發(fā)展氫，就要考慮“用什么制氫”。目前，制氫的主要方法有水電解法、烴類水蒸氣轉(zhuǎn)換法、重油部分轉(zhuǎn)換法、甲醇制氫法等，其中最受關(guān)注的是煤制氫法、天然氣制氫法和水電解制氫法。

各種制氫方法所花費(fèi)的成本也各不相同，中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì)煤化工事業(yè)部副主任杜銘華舉例說：“煤炭?jī)r(jià)格是500元/噸的時(shí)候，煤制氫成本約為0.9元/m3，是天然氣制氫、甲醇制氫以及水電解制氫成本的1/3至1/2?！彼又治龅溃鞅钡貐^(qū)煤制氫技術(shù)可行是因?yàn)槊禾抠Y源豐富、煤炭?jī)r(jià)格相對(duì)低廉；而我國(guó)沿海地區(qū)若采用煤制氫技術(shù)，制氫過程中產(chǎn)生的一氧化碳會(huì)變?yōu)槎趸?，造成環(huán)境污染，且二氧化碳回收技術(shù)問題還沒有得到有效解決，若采用“干凈”無(wú)污染的水電解制氫技術(shù)，則可直接生產(chǎn)99.7%以上純度的氫氣，其產(chǎn)品純度大、制氫工藝過程相對(duì)簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)成本頗高且消耗電量巨大。如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保共贏，成為各地發(fā)展氫能的老大難問題。

2因地制宜產(chǎn)氫推動(dòng)氫能市場(chǎng)化

各地資源稟賦不同，所以要提倡因地制宜地發(fā)展氫能。毛宗強(qiáng)分析稱，基于能源與環(huán)保的考慮，主張利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的副產(chǎn)氫，例如氯堿副產(chǎn)氫以及焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫。與此同時(shí)，氫能和可再生能源耦合也是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)?！澳壳霸S多地區(qū)風(fēng)電、光電等供過于求，過剩的發(fā)電能力可以通過電解水生產(chǎn)氫能?！?/p>

中國(guó)工程院院士干勇舉例說，四川富水富氣，所以在定位上要形成“三縱三橫”輸氣干線為主體，天然氣和氫氣管網(wǎng)同時(shí)運(yùn)行，也可以把氫氣放在天然氣管網(wǎng)里面共同運(yùn)輸。而山西是煤炭大戶，未來(lái)可以將輸出的煤都變?yōu)闅?，為周邊能源機(jī)構(gòu)調(diào)整提供氫能保障，“探索并深入?yún)⑴c碳交易機(jī)制在氫能體系中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)氫能市場(chǎng)化，降低氫能成本?！?/p>

近日，海南省提出2030年開始禁售燃油車，全域推廣清潔能源汽車。在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)可持續(xù)能源實(shí)驗(yàn)室主任、中國(guó)氫能技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用聯(lián)盟理事長(zhǎng)程寒松看來(lái)，作為我國(guó)海域面積最大的省份，海南擁有良好的可再生能源資源，具備大規(guī)模推廣應(yīng)用氫能汽車的條件。同時(shí)，海南也是旅游大省，車船需求量極大，大力發(fā)展氫燃料電池車有其充分的優(yōu)勢(shì)。

3規(guī)?；瘧?yīng)用需技術(shù)突破降低成本

制氫成本不僅影響著城市發(fā)展氫能的進(jìn)度，同樣也影響著產(chǎn)業(yè)鏈下游的氫燃料電池汽車的發(fā)展。中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)執(zhí)行副會(huì)長(zhǎng)張克林認(rèn)為，氫燃料電池的發(fā)展和成熟將對(duì)未來(lái)的能源和動(dòng)力體系產(chǎn)生顛覆性影響?！叭绻^續(xù)使用傳統(tǒng)汽油車會(huì)造成溫室氣體增加，純電動(dòng)車的發(fā)展雖會(huì)起到改善作用，但溫室氣體排放仍然高于60%，只有使用氫燃料電池車，溫室氣體排放量才會(huì)達(dá)到理想水平?！?/p>

加拿大國(guó)家工程院院士葉思宇分析說，氫燃料電池汽車與傳統(tǒng)燃油車相比效率更高、加氫時(shí)間短、且噪音更小。但在規(guī)模化應(yīng)用上，氫燃料電池汽車與傳統(tǒng)燃油車相比還是差別較大，葉思宇補(bǔ)充說道，與國(guó)外先進(jìn)氫燃料電池發(fā)展相比，我國(guó)在關(guān)鍵材料、附件系統(tǒng)和性能指標(biāo)方面相對(duì)弱勢(shì)。燃料電池是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，整個(gè)過程涉及到電化學(xué)、熱力學(xué)、機(jī)械和能量傳輸多個(gè)環(huán)節(jié)，其中燃料電池膜電極是關(guān)鍵一環(huán)?！叭剂想姵啬る姌O厚度僅有20微米，在這20微米的空間里要解決設(shè)計(jì)和工程問題，只有不斷更新和優(yōu)化才能把成本進(jìn)一步降低，這需要材料科學(xué)家、工程師甚至計(jì)算模擬專家的共同協(xié)作?！彪m然國(guó)內(nèi)膜電極的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步很大，但在大量生產(chǎn)和高功率方面仍較差，所以氫燃料電池成本“居高不下”。而能否解決燃料電池成本和壽命問題，是其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。

4“多條腿走路”助力無(wú)廢低碳城市建設(shè)

燃料電池汽車的規(guī)模發(fā)展無(wú)疑需要大量的氫氣供應(yīng)，氫氣來(lái)源如何就近解決？記者了解到，城市固廢高溫轉(zhuǎn)化或成為城市制氫的新方式。東部的大城市面臨垃圾圍城的現(xiàn)狀，垃圾焚燒發(fā)電不但有污染風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)產(chǎn)生鄰避效應(yīng)，影響居民生活質(zhì)量。中國(guó)五環(huán)工程有限公司總工程師夏吳通過實(shí)驗(yàn)得出，高溫垃圾轉(zhuǎn)化可以是一個(gè)新的制氫途徑。“高溫垃圾轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)具有優(yōu)異的環(huán)保性能。如果一個(gè)城市有1000噸垃圾，可以每天產(chǎn)生36噸高純氫氣，可以滿足一個(gè)城市一萬(wàn)輛公交一天的運(yùn)行，這對(duì)氫能社會(huì)是非常好的示范作用?！?/p>

垃圾轉(zhuǎn)化制氫讓人們看到了城市制氫方式的更多可能性，未來(lái)氫能的應(yīng)用場(chǎng)景也將更加多元。專家們普遍認(rèn)為，發(fā)展氫能要“多條腿走路”。據(jù)國(guó)際氫能委員會(huì)預(yù)計(jì)，到2050年，全世界能源的18%都由氫提供，氫能在發(fā)電的占比約為11%，交通方面占比約為28.6%，工業(yè)能源占比約為20.8%，建筑占比約為14.3%，化工原料占比約為24.7%。用途的多樣化，讓氫能在低碳減排方面起到關(guān)鍵性作用?！暗?050年，全年的二氧化碳排放量能夠較現(xiàn)在減少約60億噸，能夠承擔(dān)將全球溫度升高2℃以內(nèi)二氧化碳減排量的約20%，氫能及氫能技術(shù)相關(guān)市場(chǎng)規(guī)模將超過2.5萬(wàn)億美元。”干勇表示，氫能前景廣闊，未來(lái)可期。