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

在碳達峰、碳中和目標下，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展備受重視。參會院士一致認為，目前，氫能產(chǎn)業(yè)處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期，產(chǎn)業(yè)的高質量發(fā)展，離不開持續(xù)的技術創(chuàng)新，以及“政產(chǎn)學研用”的緊密合作。

在減排和能源結構轉型中

扮演關鍵角色

在降碳目標下，除了可在交通領域“大放異彩”，氫能及燃料電池在工業(yè)、發(fā)電、民用等領域也將發(fā)揮重要作用。與會專家普遍認為，氫能和燃料電池作為一體化的產(chǎn)品，是未來能源技術革命的重要創(chuàng)新和應用方向，將在減排和能源結構轉型中扮演關鍵角色。

中國科學院院士郭烈錦認為，碳達峰、碳中和目標的實質，是二氧化碳的減排。當前我國碳排放主要來源包括工業(yè)、發(fā)電、建筑和交通領域，隨著工業(yè)生產(chǎn)的進一步發(fā)展，未來幾年二氧化碳總排放量仍將上升。“我國要用全球最短的時間實現(xiàn)總量巨大的碳減排，這是個極為艱巨的任務。”

“氫能產(chǎn)業(yè)鏈非常長，包括氫氣制取、儲運、供應、終端應用，不管是燃料電池汽車、飛機，還是無人機、發(fā)電、民用等領域，都有非常廣闊的應用空間。”葉思宇認為，隨著可再生能源需求的進一步提升，氫能在其中也將發(fā)揮關鍵作用。可再生能源與氫能結合，可以有效抑制間歇性、季節(jié)性等缺點，保證高品質電力的生產(chǎn)；同時，通過電解水制備的氫氣，不僅可以用于交通領域的節(jié)能減排，也可以用到工業(yè)及其它民用領域。

郭烈錦進一步指出，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，綠氫對油氣的部分替代，可緩解油氣燃料的安全供應問題；從碳的角度來看，氫能夠幫助多個領域脫碳、固碳甚至實現(xiàn)負碳。

專家呼吁聚焦“硬”技術

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

“目前氫能產(chǎn)業(yè)鏈從制取、儲存到應用有很多的技術環(huán)節(jié)需要創(chuàng)新發(fā)展。”在葉思宇看來，燃料電池汽車示范城市群政策，特別強調(diào)了核心技術和關鍵部件的缺失是業(yè)內(nèi)需要密切攻關的重要方向，這一政策將極大推進燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

以氫能上游制氫端為例，郭烈錦認為，在示范城市群政策的帶動下，我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好。但客觀上，可再生能源制氫電價成本占比高，綠氫富裕區(qū)域與應用區(qū)域錯位嚴重，導致綠氫制取、儲運價格居高不下。“太陽能水電解制氫技術可以實現(xiàn)高效、清潔的資源循環(huán)利用。5年之內(nèi)，我國有可能走出一條產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化應用的道路，未來將形成以氫和電為主的能源體系。”

面對氫能產(chǎn)業(yè)鏈的成本、儲運等挑戰(zhàn)，國內(nèi)外開始將氨作為氫的介質進行研究。澳大利亞工程院院士程一兵表示，氨既是便于安全運輸?shù)膬浣橘|，又是可再生零碳燃料，對硅酸鹽建材和火力發(fā)電行業(yè)實現(xiàn)碳達峰、碳中和具有重要意義。

據(jù)介紹，目前我國每年的氨產(chǎn)量高達1.8億噸，且合成技術成熟，運輸安全規(guī)范、基礎設施建設等比較健全，具備很好的發(fā)展條件。但程一兵同時提醒，氨作為燃料應用也存在技術上的挑戰(zhàn)，比如氨在內(nèi)燃機燃燒時難點火、發(fā)熱值不高，這都需要進一步研究克服。

“政產(chǎn)學研用”要緊密結合

“從某種意義上說，制氫、儲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)公認的卡脖子環(huán)節(jié)。”葉思宇認為，從燃料電池整個產(chǎn)業(yè)鏈來看，這涉及材料科學、電子工程、整車集成等領域。因此，燃料電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展不是簡單的材料或應用問題，而是一個系統(tǒng)工程，任何一個單一領域的突破都不能完全解決產(chǎn)業(yè)化瓶頸。

“同時，從上游的材料研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化到終端應用，涉及多層級的工程驗證，這些工程驗證過程中的密切配合也非常重要。”葉思宇建議，政府層面對整個工程驗證過程予以適當引導和鼓勵，促進全產(chǎn)業(yè)鏈的工程驗證。同時，需要加強產(chǎn)業(yè)化導向的“政產(chǎn)學研用”緊密合作，促進氫燃料電池的持續(xù)技術進步。