中國工業報記者   孟凡君

當前，新能源的發展正逐步聚焦于氫能的轉化與應用，燃料電池技術也在不斷成熟。中國工程院院士、中國氫能聯盟戰略指導委員會委員彭蘇萍日前在2024氫能專精特新創業大賽決賽暨氫能專精特新產業大會上作了《中國氫能源與燃料電池發展戰略研究》主旨演講。他認為，全球正進入“氫2.0”時代，綠色氫能產業向綠氨、綠色甲醇等“泛氫”能源方向發展。在“雙碳”目標與能源清潔化轉型背景下，需要調整能源供應體系，形成多元化清潔能源供應，氫（泛氫）能源可作為各能源之間的橋梁，為能源安全保障機制的優化帶來新契機。

彭蘇萍分析，探討氫能源是在探討氫作為能源的四個關鍵屬性：首先，氫本身就是一種珍貴的資源；其次，作為能源，氫具有巨大的潛力；第三，氫可以作為能源的一種儲備形式；最后，氫能的發展涉及到從物理過程到化學過程的多種轉化方式。

彭蘇萍強調，氫能源的四個關鍵屬性構成了氫能發展的核心內涵。鑒于我國能源發展和二氧化碳排放的全球關注度，必須采取切實有效的措施，而氫能憑借其清潔特性在這一過程中有望扮演關鍵角色。因此，面對當前的國際形勢和全球“雙碳”目標的挑戰，我國在氫能源領域發展步伐不能停滯，并且需要進一步加快。

推動我國氫能產業向更廣闊的應用領域拓展

全球包括我國在內的各國能源產業，在過去30年里一直致力于提升清潔能源的使用比例，并減少對化石燃料的依賴。彭蘇萍表示，鑒于煤炭資源豐富而油氣資源相對較少，我國尚不能完全依賴可再生能源。根據最新的數據，非水可再生能源在我國一次能源結構中所占的比重僅為8%，顯然還未達到預期目標，我國迫切需要探索化石能源低碳化利用的途徑。

化石能源的低碳化利用本質上就是加氫減碳。歷史上人類祖先主要依賴木材等能源，18世紀末瓦特發明蒸汽機，20世紀40年代燃氣輪機的誕生標志著油氣成為能源領域的主導力量。與傳統的蒸汽機和內燃機通過燃燒產生能量的方式不同，燃料電池通過電化學反應直接發電，具有革命性意義。

彭蘇萍認為，氫能作為一種清潔能源，雖然已取得顯著進展，但仍存在兩大挑戰：一是價格高昂，二是安全性問題還未完全解決。再加上部分法規滯后，一定程度上限制了氫能的發展。實際上，自2016年起美國、日本和澳大利亞等國家已經開始著手規劃氫能發展的下一個階段，即氫能2.0時代，將氨作為關鍵的發展目標。

氨作為氫的載體，解決了純氫的安全性問題，預計未來將在全國范圍內得到更廣泛的應用。在我國，氨作為一種傳統資源，擁有堅實的產業鏈基礎和技術可靠性，氨的這一新角色也促使我國重新評估甲醇的潛力。基于此，彭蘇萍提出的“泛氫”概念，主張利用氨和甲醇等氫載體，推動我國氫能產業向更廣闊的應用領域拓展，這不僅有助于實現低碳目標，也能為氫能的多樣化利用鋪平道路。

氫能在我國能源產業中的作用將進一步增強

當前，氫能發展的一大挑戰是氫氣的使用成本較高，對于質子交換膜燃料電池如果能夠將質子交換膜燃料電池的工作溫度，從當前的80度左右提升至120度，那就可以將氫氣的純度降低，從而顯著降低運營成本，推動氫能產業的發展。彭蘇萍說，氫能的發展關鍵在于可將其作為融合劑，以調節和整合不同領域的技術進步，包括電解槽技術的創新、新能源汽車的普及以及燃料電池技術的廣泛應用等。

我國在氫能領域已經取得了顯著的進展，尤其是在堿性電解槽的出口方面，其市場份額已經占據了歐洲市場的半數以上。盡管如此，堿性電解槽在廢水處理和能耗方面仍存在挑戰，幸運的是固體氧化物電解槽技術有望將能耗從平均4.8千瓦時降低到3.5千瓦時，能效顯著提升。

氫能的應用前景廣闊，覆蓋交通、發電和儲能等多個關鍵領域。在我國，燃料電池重卡的認可度正在不斷提升，2023年已有近4700輛投入實際使用。同時，燃料電池在發電效率和二氧化碳捕集能力方面也展現出巨大的潛力。氫能的運輸和儲存問題正在逐步得到解決，盡管目前主要依賴成本較高的槽車運輸，但預計未來技術創新將有助于降低這一成本。

彭蘇萍認為，為了實現氫能的全面發展，我國不應局限于綠氫，還應考慮包括藍氫在內的多種形式。通過有效控制成本，氫能在我國能源產業中的作用將進一步增強，比如廣東和山東等地的氫能發展經驗已經證明，成本控制是推動氫能產業發展的關鍵因素。“只有當氫的生產成本降至每公斤20至25元人民幣時，氫能企業才能實現可持續的健康發展。”彭蘇萍表示。

氫能可以帶動價值數千億甚至萬億的產業發展

氫能在儲能、燃料電池發電、燃料電池重卡以及港口和船舶中的應用，都顯示出巨大的潛力和廣闊的發展前景。

其中，氫燃料電池在氫能發展中扮演著關鍵角色，被視為“卡脖子”的技術環節。彭蘇萍分析，在工業應用中，氫燃料電池主要分為兩類：一類是質子交換膜燃料電池，特點是工作溫度較低、啟動迅速，這使其在交通領域得到廣泛應用。由于其低溫運行特性，使得使用的貴金屬和其他材料成本較高。我國為降低成本探索了多種途徑，包括改進膜電極和碳紙的制造工藝以及優化質子交換膜的生產，近年來與國際先進水平的差距正在慢慢縮小。

另一類是固體氧化物燃料電池，一種中高溫燃料電池，工作溫度在700-800度之間，主要采用陶瓷膜。該技術近五年來已受到國內廣泛關注，相關零部件的研制和生產均已開展。相信在國家大力支持下這一技術有望進一步提升，一旦固體氧化物燃料電池在本地規模化并成功集成，未來在集中式供電供熱、分布式發電或集中式發電方面都將對我國的電力生產和社區供熱做出重大貢獻。

彭蘇萍強調，氫能源是傳統化石能源和可再生能源之間一個好的融合劑，不僅能夠直接用于發電并作為能源使用，同時也是一種優秀的儲能材料。例如，在2013年之前，我國西部地區的可再生能源常常面臨“棄光”現象，而氫能源能夠將這些可再生能源儲存起來，從而解決這一問題。

在氫能發展的過程中，其轉化方式也發生了變化。目前，氫能通過燃料電池進行轉化是一種化學反應過程，與過去蒸汽機、內燃機的物理發電方式有了很大的改變，這實際上是一個質的改變，這也是為什么說氫能是一次能源革命的原因。“氫能的發展過程中產業鏈與應用鏈都很長，可以帶動價值數千億甚至萬億的產業發展，在厚植新質生產力與能源清潔化轉型背景下，氫能所扮演角色的重要作用就在于此。”彭蘇萍說。