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(shù)革命的重要方向和各國(guó)未來(lái)能源戰(zhàn)略的重要組成部分。伴隨著歐美日韓等地氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的陸續(xù)出臺(tái)，全球范圍氫能社會(huì)的構(gòu)建已日漸明晰，我國(guó)也已形成京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角、華中、西北、西南、東北等七大產(chǎn)業(yè)集群。

然而，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨雙重困境：關(guān)鍵材料尚未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，核心技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施成為制約瓶頸;相關(guān)政策體系也缺乏可操作性的實(shí)施細(xì)則。

機(jī)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(diǎn)專項(xiàng)正由專家組進(jìn)行研究。邁入“氫能時(shí)代”，未來(lái)可期。

2018年，氫燃料電池的元年

11月15日，京津冀氫能產(chǎn)業(yè)集群的重要節(jié)點(diǎn)城市張家口，舉辦了首屆“中國(guó)·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(huì)舉辦東風(fēng)，全面布局氫能產(chǎn)業(yè)。

11月9日，首屆“北京未來(lái)科學(xué)城氫能與燃料電池技術(shù)發(fā)展大會(huì)”在北京舉辦，在固液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)、液氫技術(shù)、中高溫燃料電池技術(shù)三個(gè)領(lǐng)域，探索多場(chǎng)景應(yīng)用。

11月6日，第二屆全國(guó)“氫能周”在廣東佛山拉開帷幕，佛山積極布局未來(lái)十年氫能源產(chǎn)業(yè)，欲打造氫能產(chǎn)業(yè)“硅谷”，并規(guī)劃2030年實(shí)現(xiàn)千億產(chǎn)值。

10月23日，第三屆“國(guó)際氫能與燃料電池汽車大會(huì)”在江蘇如皋開幕，圍繞氫能基礎(chǔ)設(shè)施、燃料電池系統(tǒng)及關(guān)鍵零部件等主題，探討產(chǎn)業(yè)鏈全球合作問(wèn)題。

這僅僅是過(guò)去一個(gè)月內(nèi)發(fā)生的事情。“氫能”引發(fā)的空前熱度，已讓產(chǎn)業(yè)界按捺不住跑步入場(chǎng)。

“氫能時(shí)代”的未來(lái)圖景

不久前在上海舉辦的首屆中國(guó)國(guó)際進(jìn)口博覽會(huì)上，海外車企巨頭關(guān)于能源技術(shù)的較量，已經(jīng)令汽油車只能“屈居二線”。在展臺(tái)上唱主角的，除了以寶馬、奧迪、特斯拉等為代表的電動(dòng)汽車陣營(yíng)，就是以豐田、現(xiàn)代、本田為代表的氫能源汽車陣營(yíng)。

現(xiàn)代旗下的氫燃料電池車“NEXO”，已可以實(shí)現(xiàn)800公里續(xù)航里程、5分鐘極速快充，甚至可以實(shí)現(xiàn)零下30℃冷啟動(dòng);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(chǎn)、儲(chǔ)藏、填充高壓氫氣為一體的加氫裝置。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至今年7月份，美國(guó)加州已運(yùn)行近5000輛燃料電池車、啟用35個(gè)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(guò)100個(gè)加氫站，日本的家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)甚至使家庭有了自己的“發(fā)電站”和“供暖站”。

在我國(guó)，張家口公交集團(tuán)也運(yùn)營(yíng)著74輛氫燃料電池大巴，占當(dāng)?shù)毓卉嚳倲?shù)的25%，一座24小時(shí)運(yùn)營(yíng)的加氫站保障74輛大巴的運(yùn)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(yīng)用領(lǐng)域。國(guó)際氫能委員會(huì)近期在其官網(wǎng)宣稱，計(jì)劃到2030年實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)輸方式中100%使用氫燃料，實(shí)現(xiàn)“脫碳”。該組織預(yù)測(cè)，未來(lái)氫能的貢獻(xiàn)，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(chǎn)業(yè)邁出實(shí)質(zhì)性步伐

面對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì)，歐美日韓等地均在氫能基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究方面進(jìn)行了大規(guī)模的投入。第三屆國(guó)際氫能與燃料電池汽車大會(huì)上發(fā)布的《2017-2018中國(guó)氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展年度評(píng)價(jià)報(bào)告》顯示，美、日、法、韓多國(guó)將氫能和燃料電池發(fā)展提升到戰(zhàn)略層面——

美國(guó)積極支持燃料電池技術(shù)研發(fā)，今年以來(lái)能源部先后投入超過(guò)3000萬(wàn)美元用于燃料電池項(xiàng)目，并提出建設(shè)“替代燃料運(yùn)輸走廊”;日本發(fā)布《氫能基本戰(zhàn)略》，提出到2030年實(shí)現(xiàn)氫燃料發(fā)電商業(yè)化，全民參與“氫能社會(huì)”建設(shè);法國(guó)發(fā)布國(guó)家氫能計(jì)劃，宣布投資1億歐元用于工業(yè)、交通等領(lǐng)域;韓國(guó)明確在2022年前投資2.6萬(wàn)億韓元發(fā)展氫燃料電池車，正醞釀出臺(tái)國(guó)家氫能法案。

“全球管理咨詢公司麥肯錫研究的數(shù)據(jù)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(wàn)個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)，中國(guó)計(jì)劃到2030年部署100萬(wàn)輛燃料電池汽車。”聯(lián)合國(guó)開發(fā)署駐華代表處國(guó)別主任文靄潔認(rèn)為，汽車和運(yùn)輸行業(yè)在創(chuàng)造氫經(jīng)濟(jì)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)方面，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

氫能產(chǎn)業(yè)化加速，進(jìn)入窗口期

我國(guó)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(lái)越大，油氣對(duì)外依存度不斷升高。順應(yīng)世界能源發(fā)展大勢(shì)，加快推動(dòng)能源革命，走綠色低碳發(fā)展道路，才能從根本上保障國(guó)家能源長(zhǎng)遠(yuǎn)安全。

中國(guó)工程院院士、中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)李駿表示，中國(guó)的燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)正在加速進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化窗口期。工信部、國(guó)家發(fā)改委、科技部去年聯(lián)合印發(fā)了《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，將燃料電池汽車列為重點(diǎn)支持領(lǐng)域。而根據(jù)我國(guó)《國(guó)家燃料電池發(fā)展路線圖》，到2030年，我國(guó)氫燃料電池車將進(jìn)入量產(chǎn)階段，建成加氫站1000座。

近年來(lái)，北京市科委累計(jì)支持氫能和燃料電池技術(shù)科研項(xiàng)目39個(gè)，投入市財(cái)政經(jīng)費(fèi)1.6億元;張家口正在加速建設(shè)地區(qū)氫能綜合利用產(chǎn)業(yè)體系，規(guī)劃的19座加氫站將覆蓋全市;如皋為主推動(dòng)的“長(zhǎng)三角氫走廊建設(shè)發(fā)展規(guī)劃”和“長(zhǎng)三角氫經(jīng)濟(jì)一體化規(guī)劃”編制相關(guān)工作也正在進(jìn)行中……

挑戰(zhàn)，亟待技術(shù)突圍與上層設(shè)計(jì)

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

一是技術(shù)和材料的短板。

“我國(guó)的氫能源燃料電池的催化劑、質(zhì)子交換膜以及炭紙等材料大都需要進(jìn)口，且多數(shù)為國(guó)外所壟斷，價(jià)格較高;關(guān)鍵組件制備工藝急需提升，膜電極、雙極板、空壓機(jī)、氫循環(huán)泵等與國(guó)外存在較大差距;相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(dá)139座和68座，我國(guó)僅有10座左右。”提及氫能發(fā)展中的短板，中國(guó)工程院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所衣寶廉院士頗為痛心。他表示，核心技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施的制約瓶頸，都在增大燃料電池車的成本，應(yīng)盡快完善燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料、電催化劑、質(zhì)子交換膜、MEA、雙極板等批量生產(chǎn)，為降低電堆成本和提高電堆一致性奠定基礎(chǔ)。

二是產(chǎn)業(yè)政策體系尚未形成。

國(guó)家有關(guān)規(guī)劃都從戰(zhàn)略層面將氫能產(chǎn)業(yè)納入其中，但尚未形成引領(lǐng)氫能和燃料電池發(fā)展的政策體系，缺乏具有操作性的實(shí)施細(xì)則。

全國(guó)政協(xié)副主席、中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主席萬(wàn)鋼認(rèn)為，應(yīng)建立政府引導(dǎo)和推動(dòng)企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，來(lái)攻克燃料電池電堆的核心技術(shù)，打通制氫，供氫、運(yùn)氫的全流程。

據(jù)了解，目前由科技部牽頭的氫能與可再生能源重點(diǎn)專項(xiàng)正由專家組進(jìn)行研究，聚焦膜電極、雙極板、高壓儲(chǔ)氫瓶、增壓機(jī)、制氫、儲(chǔ)氫等核心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。科技部將與財(cái)政部、國(guó)家發(fā)改委、工信部、國(guó)家能源局、國(guó)家標(biāo)委等部門加強(qiáng)溝通，在政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等方面協(xié)同合作。