前沿

氫能，作為一種清潔、高效、可持續(xù)的新能源，已成為全球能源技術革命的重要方向和各國未來能源戰(zhàn)略的重要組成部分。伴隨著歐美日韓等地氫能產業(yè)規(guī)劃的陸續(xù)出臺，全球范圍氫能社會的構建已日漸明晰，我國也已形成京津冀、長三角、珠三角、華中、西北、西南、東北等七大產業(yè)集群。

然而，我國氫能產業(yè)發(fā)展仍面臨雙重困境：關鍵材料尚未實現國產化，核心技術和基礎設施成為制約瓶頸;相關政策體系也缺乏可操作性的實施細則。

機遇與挑戰(zhàn)并存。目前，由科技部牽頭的氫能與可再生能源重點專項正由專家組進行研究。邁入“氫能時代”，未來可期。

2018年，氫燃料電池的元年

11月15日，京津冀氫能產業(yè)集群的重要節(jié)點城市張家口，舉辦了首屆“中國·張家口氫能與可再生能源論壇”，“氫城”張家口，欲借助2022年冬奧會舉辦東風，全面布局氫能產業(yè)。

11月9日，首屆“北京未來科學城氫能與燃料電池技術發(fā)展大會”在北京舉辦，在固液態(tài)儲運氫技術、液氫技術、中高溫燃料電池技術三個領域，探索多場景應用。

11月6日，第二屆全國“氫能周”在廣東佛山拉開帷幕，佛山積極布局未來十年氫能源產業(yè)，欲打造氫能產業(yè)“硅谷”，并規(guī)劃2030年實現千億產值。

10月23日，第三屆“國際氫能與燃料電池汽車大會”在江蘇如皋開幕，圍繞氫能基礎設施、燃料電池系統及關鍵零部件等主題，探討產業(yè)鏈全球合作問題。

這僅僅是過去一個月內發(fā)生的事情。“氫能”引發(fā)的空前熱度，已讓產業(yè)界按捺不住跑步入場。

“氫能時代”的未來圖景

不久前在上海舉辦的首屆中國國際進口博覽會上，海外車企巨頭關于能源技術的較量，已經令汽油車只能“屈居二線”。在展臺上唱主角的，除了以寶馬、奧迪、特斯拉等為代表的電動汽車陣營，就是以豐田、現代、本田為代表的氫能源汽車陣營。

現代旗下的氫燃料電池車“NEXO”，已可以實現800公里續(xù)航里程、5分鐘極速快充，甚至可以實現零下30℃冷啟動;本田則展示了能夠制造和供給氫能源的小型智能加氫站“SHS”，這是全球首款集生產、儲藏、填充高壓氫氣為一體的加氫裝置。

相關數據顯示，截至今年7月份，美國加州已運行近5000輛燃料電池車、啟用35個民用加氫站;到今年1月份，日本燃料電池乘用車保有量約為2000輛，已建成超過100個加氫站，日本的家用燃料電池熱電聯供系統甚至使家庭有了自己的“發(fā)電站”和“供暖站”。

在我國，張家口公交集團也運營著74輛氫燃料電池大巴，占當地公交車總數的25%，一座24小時運營的加氫站保障74輛大巴的運行。

除了新能源汽車，發(fā)電、工業(yè)能源、建筑等同樣是氫能和燃料電池的重要應用領域。國際氫能委員會近期在其官網宣稱，計劃到2030年實現不同運輸方式中100%使用氫燃料，實現“脫碳”。該組織預測，未來氫能的貢獻，發(fā)電占11.7%、交通占28.6%、工業(yè)能源占20.8%、建筑占14.3%、化工原料占24.6%。

車用氫能產業(yè)邁出實質性步伐

面對這一發(fā)展趨勢，歐美日韓等地均在氫能基礎研究和應用研究方面進行了大規(guī)模的投入。第三屆國際氫能與燃料電池汽車大會上發(fā)布的《2017-2018中國氫經濟發(fā)展年度評價報告》顯示，美、日、法、韓多國將氫能和燃料電池發(fā)展提升到戰(zhàn)略層面——

美國積極支持燃料電池技術研發(fā)，今年以來能源部先后投入超過3000萬美元用于燃料電池項目，并提出建設“替代燃料運輸走廊”;日本發(fā)布《氫能基本戰(zhàn)略》，提出到2030年實現氫燃料發(fā)電商業(yè)化，全民參與“氫能社會”建設;法國發(fā)布國家氫能計劃，宣布投資1億歐元用于工業(yè)、交通等領域;韓國明確在2022年前投資2.6萬億韓元發(fā)展氫燃料電池車，正醞釀出臺國家氫能法案。

“全球管理咨詢公司麥肯錫研究的數據顯示，到2050年，燃料電池車將占全球所有車輛的20%到25%，并創(chuàng)造3000萬個就業(yè)機會，中國計劃到2030年部署100萬輛燃料電池汽車。”聯合國開發(fā)署駐華代表處國別主任文靄潔認為，汽車和運輸行業(yè)在創(chuàng)造氫經濟和實現可持續(xù)發(fā)展目標方面，發(fā)揮著至關重要的作用。

氫能產業(yè)化加速，進入窗口期

我國油氣資源人均占有量極低，僅為世界平均水平的5.3%和7.7%。資源和環(huán)境壓力越來越大，油氣對外依存度不斷升高。順應世界能源發(fā)展大勢，加快推動能源革命，走綠色低碳發(fā)展道路，才能從根本上保障國家能源長遠安全。

中國工程院院士、中國汽車工程學會理事長李駿表示，中國的燃料電池汽車產業(yè)正在加速進入產業(yè)化窗口期。工信部、國家發(fā)改委、科技部去年聯合印發(fā)了《汽車產業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，將燃料電池汽車列為重點支持領域。而根據我國《國家燃料電池發(fā)展路線圖》，到2030年，我國氫燃料電池車將進入量產階段，建成加氫站1000座。

近年來，北京市科委累計支持氫能和燃料電池技術科研項目39個，投入市財政經費1.6億元;張家口正在加速建設地區(qū)氫能綜合利用產業(yè)體系，規(guī)劃的19座加氫站將覆蓋全市;如皋為主推動的“長三角氫走廊建設發(fā)展規(guī)劃”和“長三角氫經濟一體化規(guī)劃”編制相關工作也正在進行中……

挑戰(zhàn)，亟待技術突圍與上層設計

氫能產業(yè)發(fā)展前景廣闊，但在我國，仍有兩大發(fā)展困境亟待攻破。

一是技術和材料的短板。

“我國的氫能源燃料電池的催化劑、質子交換膜以及炭紙等材料大都需要進口，且多數為國外所壟斷，價格較高;關鍵組件制備工藝急需提升，膜電極、雙極板、空壓機、氫循環(huán)泵等與國外存在較大差距;相關基礎設施建設不足，尤其在加氫站方面，目前日本已建成100座加氫站，歐洲和北美的加氫站規(guī)模也分別達139座和68座，我國僅有10座左右。”提及氫能發(fā)展中的短板，中國工程院院士、中科院大連化學物理研究所衣寶廉院士頗為痛心。他表示，核心技術和基礎設施的制約瓶頸，都在增大燃料電池車的成本，應盡快完善燃料電池發(fā)動機的產業(yè)鏈，同時實現關鍵材料、電催化劑、質子交換膜、MEA、雙極板等批量生產，為降低電堆成本和提高電堆一致性奠定基礎。

二是產業(yè)政策體系尚未形成。

國家有關規(guī)劃都從戰(zhàn)略層面將氫能產業(yè)納入其中，但尚未形成引領氫能和燃料電池發(fā)展的政策體系，缺乏具有操作性的實施細則。

全國政協副主席、中國科學技術協會主席萬鋼認為，應建立政府引導和推動企業(yè)為主體、產學研緊密結合的技術創(chuàng)新體系，來攻克燃料電池電堆的核心技術，打通制氫，供氫、運氫的全流程。

據了解，目前由科技部牽頭的氫能與可再生能源重點專項正由專家組進行研究，聚焦膜電極、雙極板、高壓儲氫瓶、增壓機、制氫、儲氫等核心關鍵技術研發(fā)。科技部將與財政部、國家發(fā)改委、工信部、國家能源局、國家標委等部門加強溝通，在政策、法規(guī)、標準等方面協同合作。