利用焦爐煤氣制氫資源發展燃料電池汽車產業的思考

王娜　顧成奎

摘 要：氫能以其清潔、安全、高效的特點，得到世界各國政府、企業界、學術界的高度關注。文章簡要介紹了世界各國氫能的發展狀況，分析了發展氫燃料電池汽車的必要性、主要障礙以及一些相關問題，希望能夠為相關行業的發展提供一些借鑒，僅供參考。

關鍵詞：氫能；燃料電池；汽車產業；思考

歐、美、日等發達國家都成功開發了氫燃料電池，應用在汽車、游艇等領域，并投資建設氫管網和加氫站。2014年6月24日，日本首相安倍晉三宣布，作為新經濟增長方案中的一部分，將對日本燃料電池汽車行業提供新的補助，對燃料電池汽車購買者提供補貼及減稅優惠。氫燃料汽車行駛里程長，且僅需幾分鐘即可完成重新加注，而電動汽車的充電要花費30分鐘至數小時不等。但是燃料電池汽車面臨的挑戰是成本昂貴，尤其是興建氫燃料站等基礎設施。我國鋼鐵、焦化等行業具有豐富的焦爐煤氣，可以獲得豐富的氫能源并有利于建設氫管網。目前，發達國家正大力布局氫燃料電池汽車，國家發布《節能與新能源汽車發展規劃（2011-2020年）》也提出我國燃料電池汽車、車用氫能源產業與國際同步發展的目標，但現階段我國燃料電池汽車產業進展緩慢。充分利用焦爐煤氣制氫資源促進我國燃料電池汽車產業發展，對推動我國燃料電池汽車產業發展水平與國際同步，具有重要的里程碑式意義。

1 發展氫燃料電池汽車的必要性

1.1 氫燃料電池汽車在使用過程中具有優勢

首先，氫燃料電池車使用中零污染。氫燃料電池車通過氫與氧結合，經由燃料電池產生電力來為汽車提供動力，行駛中完全沒有碳排放。其次，氫燃料電池車加氫時間短且單次行駛里程長。傳統鋰電池電動汽車完全充電慢充至少需要4小時充電時間，快充最快也要30分鐘，氫燃料電池車的加氫時間僅為3分鐘，而且氫燃料電池車一次加滿氫后的續駛里程可以達到500到700公里，遠高于傳統純電動汽車不到200公里的續航里程，與特斯拉電動車號稱400-500公里的續航里程相比也具有優勢。

1.2 發達國家正大力布局氫燃料電池汽車但中國進展緩慢

日本是世界上對氫燃料電池車支持力度最高的國家，除交通省、產業省和環保省提供支持外，日本政府針對汽車廠家和消費者還進行大量補貼。對氫燃料電池汽車的購車者提供每輛車200萬-300萬日元（約合人民幣12萬-18萬元）的補助金，占普通燃料電池汽車總價近40%。同時，日本多家企業正在多個地區積極建設加氫站。已有5座加氫站的JX日礦日石能源公司計劃在2018年前再建設100座加氫站，日本巖谷產業公司計劃在2015年建設20座，東京瓦斯、豐田通商等公司也計劃在東京都、愛知縣設加氫氣站。目前，日本在氫能源液氫和高壓氣態氫儲存的技術已經相對成熟，豐田于2015年10月28日發布的最新FCV燃料電池轎車具有里程碑式意義，其續航里程超過700km，充氫僅需3分鐘，售價將接近700萬日元（折合6.9萬美元），比特斯拉入門級Model S便宜1000美元。在歐洲，荷蘭、丹麥、瑞典、法國、英國與德國六國已經達成共同開發推廣氫能源汽車的協議，各國將一同建設歐洲氫氣設施網絡，并協調能源傳輸。2012年，英國政府宣稱氫燃料電池汽車發展計劃是《英國政府和跨產業合作計劃》的一部分，并計劃2030年之前英國氫燃料電池車保有量達到160萬輛。美國能源部于2013年5 月中旬與汽車制造商、天然氣供應商、氫和燃料電池行業企業聯手，建立一個名為“H2USA”的計劃，旨在降低燃料電池技術成本，推廣氫燃料電池汽車，并推進氫燃料基礎設施的建設。隨后，寶馬和豐田簽署共同開發燃料電池系統的合作協議；奔馳、福特、雷諾-日產宣布將整合各自優質資源，共同開發燃料電池技術，并將于2017年推出燃料電池汽車。與國外相比，中國政府對新能源汽車的引導政策主要針對純電動汽車，國內燃料電池汽車過去20年來進展緩慢，亟需借鑒國際經驗整合優勢資源發展燃料電池汽車產業。

2 發展氫燃料電池汽車需突破的主要障礙

就目前來說，氫燃料電池汽車大范圍產業化發展仍存在以下障礙：

2.1 氫氣的獲取問題

氫氣的制取方法很多，如：水電解制氫、水煤氣制氫、石油熱裂的合成氣和天然氣制氫、焦爐煤氣制氫、電解食鹽水制氫等，其中天然氣制氫、水電解制氫、煤制氫等成本較高，較高的制氫成本將影響氫燃料電池汽車的普及。

2.2 氫燃料電池的成本問題

高效、安全可靠、低成本儲氫技術是氫燃料電池汽車產業化的瓶頸。從目前各大汽車公司推出的制造成本上百萬美元的燃料電池概念車來看，如果不能大幅度的降低燃料電池成本，燃料電池汽車的推廣普及尚待時日。

2.3 加氫站等基礎設施成本昂貴

加氫站的推廣亦是制約燃料電池汽車的重要因素。目前國內加氫站僅三座，建設地在一線城市北京和上海，并且都只是示范工程，與國外的氫高速公路（具多座加氫站的公路）相比差距較大。建立加氫站也需要考慮安全和成本問題，這將嚴重影響氫燃料電池汽車的推廣。

3 利用焦爐煤氣制氫資源推進我國燃料電池汽車發展

3.1 充分利用焦爐煤氣制氫有效降低制氫成本

焦爐煤氣是焦爐干餾煤時產生的揮發性氣體，其中氫氣含量高達55%-60%，充分運用焦化廠副產焦爐煤氣制氫可有效降低制氫成本，同時可以延伸焦化行業產業鏈，符合工業綠色低碳發展要求。我國焦爐煤氣資源豐富，煉焦企業廣泛分布在我國內地31個省份的28個省，全國焦化企業有2000多家。2013年我國焦炭產量47635萬噸，外供焦爐煤氣產量約為550億立方米/年，外供焦爐煤氣中的氫量約為330億立方米/年。若我國氫燃料電池汽車2020年引入目標為1000萬臺，屆時，氫需求量約為124億立方米/年，僅從焦爐煤氣中回收的氫就足以滿足上述氫需求。

3.2 處理好制氫點和加氫點的位置關系以降低氫管網等基礎設施建設成本問題

氫的運輸、貯存和加注是氫能全面發展的必要條件，國外一些發達國家采用管道輸送，加氫站也建在高速公路上。使用鋼鐵廠的副產焦爐煤氣制氫，因作為制氫點的鋼鐵廠、煉焦廠遍布全國各地，在高速公路中靠近鋼鐵廠、焦炭廠的位置建立加氫站，可降低氫氣運輸成本和管網建設成本，提高加氫點供氫的效率。中央和地方財政應提供長期支持，直接出資建設加氫站或對加氫站建設進行補助和政策扶持，在鋼鐵行業較發達的城市建立氫燃料電池車推廣示范工程。

3.3 通過政策支持推動我國燃料電池關鍵技術的進步

氫燃料電池技術由于技術門檻高、產業鏈獨立性強，技術戰略性極強，自主技術積累程度直接關系到今后10年中國汽車制造業在行業中的國際地位。借鑒日本和美國等國家燃料電池產業化聯盟式的開發模式，建議由國家和地方牽頭，通過投入一定比例的資金作為引導，鼓勵有條件的國內企業和國際知名企業加入燃料電池關鍵材料、零件和系統部件的產業研發聯盟，并給予參與企業減稅、免稅等優惠政策。