氫燃料電池的困頓與曙光

文／本刊記者 曲紹楠

燃油車光環(huán)褪去，氫燃料電池汽車等新能源汽車粉墨登場。石油公司是否應(yīng)早做打算，未雨綢繆？

2018年，是燃油車最憂傷的一年。

為了實現(xiàn)建設(shè)國際旅游島的目標(biāo)，海南省宣布將在2030年禁止銷售和使用燃油車。緊接著，廣東省廣州市、深圳市等全國各大城市相繼出臺針對燃油車的限制措施。隨后，長安、北汽、一汽等國內(nèi)車企也主動提出將在2025年停售燃油汽車。甚至連京東、中國郵政等企業(yè)也開始放棄燃油物流車輛，轉(zhuǎn)投新能源汽車陣營。

與此同時，不少石油公司也在緊跟形勢。日前，殼牌石油公司和氫能技術(shù)與能源公司HTEC在加拿大溫哥華推出了首個氫燃料電池汽車零售加氫站。2023年之前，殼牌計劃建立400多座加氫站。而此前，包括英國、美國加州地區(qū)及德國等地均已推出類似站點。

國內(nèi)的加氫站建設(shè)情況如何？國內(nèi)石油企業(yè)又將如何面對這一發(fā)展趨勢？

初窺門徑

“截至2018年2月，國內(nèi)已建成并正在運營的加氫站僅有12座，分別位于北京、上海、江蘇、大連、安徽、河南、廣東、成都等地，另有在建的加氫站19座。”上海氫能利用工程技術(shù)研究中心副主任吳浩洪告訴本刊記者。

由此可見，我國的加氫站建設(shè)剛剛起步。那么，在國外試點成功的案例能否在國內(nèi)推廣？氫能源到底有多大的應(yīng)用前景呢？這些問題讓廣東中油燃?xì)庥邢薰镜目偨?jīng)理齊勇很困惑。他告訴本刊記者，他的公司想為當(dāng)?shù)氐臍淠茉窗l(fā)展做點貢獻(xiàn)。可是作為一家民營企業(yè)而言，前期巨大的投入和難以預(yù)計的收益，令他望而卻步。

存在同樣困惑的還有廣州久昊能源有限公司的安全生產(chǎn)總監(jiān)陳業(yè)祥。他希望在政府主導(dǎo)下，促使氫能產(chǎn)業(yè)得到良性發(fā)展，并愿意為此出份力。類似的企業(yè)在廣東和全國還有很多。他們共同的愿望是，可以從政府層面對氫能源發(fā)展給予更多的支持，同時從行業(yè)角度來講希望相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以更加完善，讓他們心里有底。

吳浩洪也提到，目前加氫站建設(shè)確實存在投入高、收益慢和技術(shù)瓶頸的問題。這些都成為企業(yè)不敢投資的一個主要原因。

而且對于加氫站的行業(yè)歸類問題，國家和地方目前沒有明確。“這與建設(shè)報批加油或者加氣站完全不同，讓企業(yè)感覺難辦。”他強調(diào)，現(xiàn)下國內(nèi)的加氫站數(shù)量較少，在一定程度上成為氫燃料電池汽車發(fā)展的最大障礙。

先有雞還是先有蛋？

究竟應(yīng)該是氫燃料電池汽車發(fā)展在前，還是加氫站建設(shè)在先呢？清華大學(xué)汽車研究所所長陳全世給出的答案是：“沒有大量的氫燃料電池汽車上路行駛的話，加氫站的建設(shè)完全沒有意義。”

采訪中，中國可再生能源學(xué)會氫能專委會秘書長王富茂也談到了氫燃料電池汽車的發(fā)展問題。他告訴本刊記者，氫燃料電池汽車在發(fā)展過程中，除了要面臨加氫站發(fā)展滯后及部分材料成本較高的因素外，在氫能的利用上仍有很多問題待解。

他解釋說，從源頭上來講目前仍然存在“談氫色變”的現(xiàn)象。

緣何如此？這要從氫的自然屬性說起。氫是易燃易爆品，有一定的可燃范圍和爆炸范圍，無色無味，憑感官無法發(fā)覺其泄漏。這成為人

們對其心生恐懼的主要原因。但是，氫氣的特性可以簡單概括為“易燃易爆、風(fēng)險可控”。

王富茂提到，雖然氫具有易燃易爆的屬性，但還有一個顯著的特點即逃逸性比較好，很容易擴(kuò)散開。如果在相對開放的區(qū)域建站的話，一般來說問題不大。“其安全性在廣闊的范圍內(nèi)是有保障的。”他解釋說。

制約氫能發(fā)展的另一個因素是，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展尚不健全。從制氫角度來講，目前國內(nèi)氫氣供應(yīng)主要是化工等其他工業(yè)回收用氣，來源較充足。目前的制氫技術(shù)在不斷進(jìn)步，如果說可以利用可再生能源，諸如風(fēng)電制氫、光伏制氫的話，那么就是純粹的綠色無污染、零排放了。

此外，燃料電池技術(shù)的瓶頸也在制約著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。“現(xiàn)在，國內(nèi)燃料電池內(nèi)所使用的膜仍然是美國的光膜。還有一些關(guān)鍵材料，比如催化劑等核心技術(shù)仍然掌握在國外企業(yè)手中。所以，在量產(chǎn)方面要受制于人。但是，如果能達(dá)到一定發(fā)展規(guī)模的話，國內(nèi)相關(guān)的技術(shù)是完全可以跟上的。”王富茂很樂觀，“雖然發(fā)展需要一段時間，但肯定會慢慢變好的。”

氫燃料電池汽車的發(fā)展將推動加氫站加快建設(shè)步伐。

廣東鴻基創(chuàng)能科技公司的常務(wù)副總馮毅對氫能也十分關(guān)注。他介紹說，氫的利用形式應(yīng)該是多種多樣的。

比如，在日本，氫能不僅用到汽車上，還包括家用熱電聯(lián)產(chǎn)，即供熱水和供電。“在這方面，日本的東芝公司已經(jīng)賣出幾十萬套設(shè)備。我想談合作，但是對方不向中國銷售。如果可以達(dá)成合作的話，完全可以解決北方一些地區(qū)的供暖問題。目前，在日本這項技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用得非常廣泛了。”馮毅談到。

另外，關(guān)于氫的儲能問題。目前，幾大電力集團(tuán)都在關(guān)注氫能。其實，氫是一個很好的儲能體系，因為安全性較好。

馮毅介紹說：“其實，氫燃料汽車就是將之前電動車的動力電池改成了氫反應(yīng)堆。而氫反應(yīng)堆就相當(dāng)于一個發(fā)動機。在汽缸內(nèi)，氫和氧結(jié)合后產(chǎn)生水和電，向外持續(xù)供應(yīng)動力。氫燃料與動力電池一樣沒有聲音，使用時很安靜。”

事實上，氫燃料電池最核心的部分是雙極板和膜電極。馮毅目前在做的就是膜電極研究，相當(dāng)于氫燃料電池的CPU。

目前，膜電極在國內(nèi)尚未達(dá)到量產(chǎn)，技術(shù)仍掌握在外國人手中。“我認(rèn)為，現(xiàn)在最關(guān)鍵的是氫燃料電池的研究。畢竟其他部件國內(nèi)已經(jīng)做得很好了，包括廣東、江蘇、湖北、河北等地都形成了具體的相關(guān)配件產(chǎn)業(yè)鏈。現(xiàn)在最關(guān)鍵的問題就是攻破電堆。”馮毅分析道。

國外加氫站的發(fā)展經(jīng)驗或可為我所用。

“未來，加氫站建造所需的整套基礎(chǔ)設(shè)施一定要跟上。因為當(dāng)氫動力汽車大量上路行駛的時候，加氫站建設(shè)的步伐如果不加快的話，是很難跟上車企發(fā)展速度的。”王富茂表示。

釋放積極信號？

氫能源的發(fā)展問題，得到了國家領(lǐng)導(dǎo)人的關(guān)注。5月11日，國務(wù)院總理李克強在日本考察時，專程前往位于北海道的豐田汽車公司零部件工廠，詢問了燃料電池車MIRAI和e-Palette概念車?yán)m(xù)航里程等方面的問題。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，這是國家最高級別領(lǐng)導(dǎo)人首次在公開場合對燃料電池車輛進(jìn)行考察，釋放出一些積極信號。

石油公司方面在新能源領(lǐng)域也有一些動作。7月18日，中國石化集團(tuán)資本有限公司（中國石化資本）在雄安新區(qū)揭牌。該公司是中國石化布局新興產(chǎn)業(yè)的投資平臺，主要投資新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保及智能制造等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，注冊資本100億元。業(yè)界評價，這無疑給本已如火如荼的新能源領(lǐng)域又加了一把柴。

技術(shù)的不斷進(jìn)步，正成為氫燃料汽車發(fā)展的助力。7月19日，日本豐田汽車研發(fā)中心有限公司北京分公司總經(jīng)理湯田修事宣布，豐田公司將發(fā)起邁向氫能社會的2050環(huán)保挑戰(zhàn)。

目前，豐田的氫能燃料采用的是FC電堆高壓氫氣瓶，具有更小更輕、容易裝載的特點，體積密度和空氣密度很大，續(xù)航里程可以達(dá)到700公里。豐田公司希望到2020年東京奧運會時，包括FC電堆、FC電池、氫氣瓶燃料在內(nèi)的豐田燃料電池體系可以應(yīng)用到商用車上，并為2022年北京冬奧會做準(zhǔn)備，共同邁向氫能社會。

“未來的燃料將是氫能。”國家發(fā)改委能源研究所氣候首席專家、研究員姜克雋，一直致力于低碳能源轉(zhuǎn)型研究。他曾這樣描述未來的新能源發(fā)展趨勢：“目前，國內(nèi)已經(jīng)在研制以氫能為動力的飛機發(fā)動機，未來能源的更迭發(fā)展將非常快。”