“發(fā)展氫能源，尤其是氫燃料電池汽車，逐漸轉(zhuǎn)變中國(guó)公共交通工具的能源結(jié)構(gòu)，是一項(xiàng)巨大的社會(huì)和系統(tǒng)工程。”

“發(fā)展氫能和燃料電池汽車是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的重要戰(zhàn)略舉措，是改變我國(guó)交通工具能源結(jié)構(gòu)的社會(huì)系統(tǒng)工程。” 在近期召開(kāi)的中關(guān)村氫能發(fā)展論壇上，專業(yè)人士特別強(qiáng)調(diào)氫產(chǎn)業(yè)在我國(guó)低碳能源轉(zhuǎn)型中的重要程度。

但事實(shí)上，經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新和政策環(huán)境方面取得了一些突破，但尚未得到大規(guī)模應(yīng)用。

據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截止到去年底，中國(guó)已建好加氫站一百二十八座，累計(jì)氫燃料電池汽車7000多輛。

與此同時(shí)，氫燃料電池汽車的生產(chǎn)和銷售自去年以來(lái)一直沒(méi)有恢復(fù)到顯著水平。因此，如何刺激下游市場(chǎng)需求，促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的整體發(fā)展，使氫能應(yīng)用規(guī)模實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，是氫能產(chǎn)業(yè)需要繼續(xù)面對(duì)的挑戰(zhàn)。

氫取代有助于減少碳排放

工程院院士彭蘇萍明確指出，中國(guó)能源體系以化石能源為主導(dǎo)，碳排放量負(fù)擔(dān)極大。與此同時(shí)，中國(guó)70%和40%以上的石油和天然氣對(duì)外依賴不能滿足最基礎(chǔ)的能源問(wèn)題所需。“為了實(shí)現(xiàn)‘碳中和’的目標(biāo)，我們需要將清潔能源的規(guī)模與清潔化石能源相結(jié)合。這也是大力推廣發(fā)展氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵步驟。”

工程院院士曹湘洪透露，研發(fā)氫能源能夠明顯降低化石燃料的碳排放，提高化石燃料的效率。例如，在鋼鐵生產(chǎn)中，氫可以代替焦炭作為還原劑，實(shí)現(xiàn)碳冶金向氫冶金的轉(zhuǎn)化。數(shù)據(jù)信息表明，全世界平均每生產(chǎn)制造一噸鋼鐵將釋放出來(lái)1.8噸CO2。與傳統(tǒng)的碳冶金相比，氫冶金可以減少多達(dá)85%的二氧化碳排放。”

氫能源將促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的化石能源向清潔低碳燃料改變。據(jù)我國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)公布的《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2020》預(yù)估，到2050年。氫能源將占終端設(shè)備能源消耗的10%。屆時(shí)將會(huì)有3000萬(wàn)輛氫燃料電池汽車和6000萬(wàn)噸的氫需求。中國(guó)將進(jìn)入氫能社會(huì)。

工程院院士干勇表明，氫能源電池的產(chǎn)品研發(fā)已經(jīng)在有序推進(jìn)，氫體系的創(chuàng)建對(duì)以后氫能產(chǎn)業(yè)鏈的高質(zhì)量發(fā)展至關(guān)重要。在干勇看來(lái)，改變傳統(tǒng)的工程建設(shè)模式，遵循配套設(shè)施的發(fā)展模式是不可行的。氫氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和加注是一套新的配套系統(tǒng)工程，需要提前規(guī)劃。

安全隱患是能夠預(yù)防和把控的

在氫能發(fā)展歷程中，氫氣易燃易爆的特性引發(fā)了大家的憂慮，間接性妨礙了氫能行業(yè)的順利成長(zhǎng)。對(duì)此，曹湘洪表示，很多人都在關(guān)注開(kāi)發(fā)氫能的安全性，但只要采取適當(dāng)?shù)拇胧瑲淠苁峭耆梢园踩褂玫摹臍涞奈锢砘瘜W(xué)性質(zhì)來(lái)看，其安全風(fēng)險(xiǎn)甚至低于天然氣和汽油。

“與氫使用相關(guān)的安全風(fēng)險(xiǎn)是可控的。“由于氫氣泄漏存在著火和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，但過(guò)去的著火和爆炸危險(xiǎn)數(shù)據(jù)顯示，氫氣并不比天然氣和汽油更危險(xiǎn)。”曹湘洪解釋說(shuō)，如果氫氣泄漏，氫氣會(huì)向上擴(kuò)散并聚集在頂層，而液化天然氣會(huì)聚集在地面上，這就增加了發(fā)生明火的風(fēng)險(xiǎn)。

曹湘洪指出，氫安全風(fēng)險(xiǎn)防控有三條原則。

一是保證儲(chǔ)氫壓力容器的穩(wěn)定性和可靠性，防止氫氣泄漏。

另一方面，部署靈敏度靠譜的氫濃度傳感器和火焰檢測(cè)報(bào)警設(shè)備，及時(shí)性監(jiān)測(cè)泄漏。

最后，當(dāng)金屬材料在氫氣氣氛中達(dá)到一定壓力時(shí)，會(huì)發(fā)生氫脆，立即導(dǎo)致泄漏事故。因此，可以根據(jù)運(yùn)氫設(shè)備的壓力分布和氫氣濃度選擇合適的材料，以防止氫脆。

逐步完善技術(shù)支持體系

估計(jì)到2050年，氫能源在終端設(shè)備能源消費(fèi)中占比例將提高到10%。近年來(lái)，氫能產(chǎn)業(yè)在經(jīng)驗(yàn)積累方面取得了顯著成就，但值得注意的是，氫能應(yīng)用的規(guī)模仍然有限。

“中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的主要特點(diǎn)是，政府促進(jìn)快速發(fā)展，煤制氫仍是氫氣的主要來(lái)源，民營(yíng)企業(yè)投資為主，缺乏核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備，法規(guī)和制度有待完善。”曹湘洪指出氫和燃料電池汽車在我國(guó)仍處于初期，氫行業(yè)開(kāi)始快速起步態(tài)勢(shì)，一些關(guān)鍵技術(shù)和核心設(shè)備仍然落后國(guó)際先進(jìn)水平，所以你必須圍繞產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈，堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向，明確研究方向，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈合作，加強(qiáng)對(duì)中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的支持技術(shù)基礎(chǔ)。此外，對(duì)于不同副產(chǎn)物的高效低成本氫凈化技術(shù)、前瞻水電解制氫技術(shù)、固體氧化物電解水制氫技術(shù)，都需要不斷的研究和創(chuàng)新。

干勇還指出，在我國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)中，70MPa儲(chǔ)氫瓶、壓縮機(jī)、氫化器、膜電極注射設(shè)備、燃料電池系統(tǒng)測(cè)試等，與國(guó)外相比，還有很大的差距。然而，干勇樂(lè)觀地認(rèn)為，如果中國(guó)繼續(xù)加大技術(shù)投入和政策支持，在未來(lái)兩到三年內(nèi)，中國(guó)在這些領(lǐng)域的技術(shù)水平將與外國(guó)持平。

總而言之，氫能源的開(kāi)發(fā)利用是一個(gè)系統(tǒng)工程，要完整的、系統(tǒng)的技術(shù)支持。針對(duì)我國(guó)存在的問(wèn)題和差距，應(yīng)加大研發(fā)投入，開(kāi)展協(xié)同創(chuàng)新，安排多方一起科技攻關(guān)，產(chǎn)生一連串支撐氫能開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)。”曹湘洪說(shuō)。