著力突破發(fā)展瓶頸 迎接氫能產(chǎn)業(yè)光明前景
——訪北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授水江瀾

■本刊記者 白歌/編輯 曲藝

作為我國首次發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)中長期規(guī)劃，《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021～2035年）》（以下簡稱《規(guī)劃》）科學(xué)分析了我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，明確了氫能在我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略定位、總體要求和發(fā)展目標(biāo)，為我國氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展指明了前進(jìn)方向。

近日，北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授水江瀾在接受本刊記者采訪時(shí)，就《規(guī)劃》對(duì)“雙碳”發(fā)展起到怎樣的促進(jìn)作用、大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)有何瓶頸、如何保障氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的安全性等相關(guān)話題進(jìn)行一一解答。

《中國電業(yè)與能源》：如何看待氫能產(chǎn)業(yè)在未來我國能源結(jié)構(gòu)中的發(fā)展地位？

水江瀾：氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在世界各國都備受關(guān)注。數(shù)據(jù)顯示，我國是世界上最大的制氫國，年制氫產(chǎn)量約3300萬噸，其中，達(dá)到工業(yè)氫氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的約1200萬噸。隨著氫能市場需求的不斷擴(kuò)大，氫能在我國經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境發(fā)展中的戰(zhàn)略地位日益凸顯。

《規(guī)劃》從戰(zhàn)略層面對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出頂層設(shè)計(jì)。之前的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》也明確，在氫能與儲(chǔ)能等領(lǐng)域組織實(shí)施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計(jì)劃。國家層面如此重視，多地政府也緊隨其后加緊布局?！侗本┦袣淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案（2021～2025年）》提出，2025年前，京津冀區(qū)域累計(jì)實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)規(guī)模1000億元以上，減少碳排放200萬噸；《河北省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出，到2025年，氫能產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值達(dá)到500億元，累計(jì)建成100座加氫站，燃料電池汽車規(guī)模達(dá)到1萬輛等等。據(jù)了解，我國有20多個(gè)省級(jí)市、40多個(gè)地級(jí)市推出了60多個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。由此可見，氫能產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展期，氫能作為未來清潔能源的重要組成部分，將在新能源消納、交通運(yùn)輸領(lǐng)域、碳減排等方面發(fā)揮重要作用。

《中國電業(yè)與能源》：氫能產(chǎn)業(yè)對(duì)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)有何促進(jìn)作用？《規(guī)劃》的印發(fā)對(duì)我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)研究將帶來何種影響？

水江瀾：實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)必須推動(dòng)可再生能源規(guī)?；l(fā)展。作為無碳工業(yè)原料，氫能的優(yōu)勢是清潔高效。把氫作為主要能源，通過氫電互補(bǔ)體系可實(shí)現(xiàn)工業(yè)用能領(lǐng)域二氧化碳排放量的減少。在交通等方面，以氫能代替化石能源，也可以實(shí)現(xiàn)減排。氫能技術(shù)是可以做到清潔、低碳的，因此是“雙碳”目標(biāo)的重要支撐和抓手。由此可見，氫能是助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，深入推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系的重要支撐技術(shù)，不可小覷。

發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)能夠有效緩解我國面臨的能源安全問題，是替代化石能源、實(shí)現(xiàn)碳中和的重要選擇。據(jù)了解，2018～2020年，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃啟動(dòng)實(shí)施“可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)。其中，科技部通過該重點(diǎn)專項(xiàng)部署了27個(gè)氫能研發(fā)項(xiàng)目，研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入約5億元。《規(guī)劃》的印發(fā)，更有利于聚攏一批產(chǎn)學(xué)研力量常年投入氫能的相關(guān)研究，從而完成一項(xiàng)重大的能源技術(shù)革命，技術(shù)成熟后，市場和產(chǎn)業(yè)便可水到渠成。

《中國電業(yè)與能源》：您認(rèn)為我國大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)存在哪些瓶頸？

水江瀾：進(jìn)行氫能深入開發(fā)，能夠推動(dòng)我國能源轉(zhuǎn)型、綠色發(fā)展和應(yīng)對(duì)全球氣候變化。但在發(fā)展中，也面臨很多問題。比如，目前我國氫能企業(yè)數(shù)量相對(duì)薄弱，在氫能產(chǎn)業(yè)方面投入的資金以及技術(shù)支持較為有限，氫能產(chǎn)業(yè)尚處在發(fā)展初期階段。

氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展最主要的瓶頸在于儲(chǔ)氫技術(shù)和燃料電池技術(shù)問題。已有儲(chǔ)氫技術(shù)都不理想，高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫安全性是個(gè)大問題。目前我們大范圍使用高壓氣瓶車載儲(chǔ)氫，容易產(chǎn)生泄漏風(fēng)險(xiǎn)。如泄漏產(chǎn)生在地庫、隧道等封閉空間，產(chǎn)生的高濃度氫極容易引起火災(zāi)，應(yīng)用場景受限。儲(chǔ)氫材料也存在難以兼具高儲(chǔ)氫量和適宜的工作溫度等問題。另一方面，燃料電池存在資源和成本問題，燃料電池目前用的催化劑是鉑基催化劑，而全球的鉑儲(chǔ)量是非常有限的。我曾經(jīng)做過統(tǒng)計(jì)，一輛車的燃料電池大約需要消耗30克鉑，如全球一年的鉑儲(chǔ)量用于生產(chǎn)燃料電池車，大概能生產(chǎn)500萬輛。這個(gè)數(shù)量看似不少，但跟內(nèi)燃機(jī)汽車相比，只占了5%左右。所以說，鉑資源的受限導(dǎo)致氫燃料電池暫時(shí)無法取代內(nèi)燃機(jī)汽車。如解決上述問題，儲(chǔ)氫是十分理想的終極技術(shù)。

近年來，我們對(duì)氫燃料電池的發(fā)展非常關(guān)注，在關(guān)鍵材料和核心技術(shù)開發(fā)方面已有突破。但關(guān)鍵零部件主要依靠進(jìn)口，制氫、儲(chǔ)氫、用氫等環(huán)節(jié)技術(shù)尚不成熟，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，綜合成本偏高等問題也制約大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)行。

《中國電業(yè)與能源》：氫能產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展的突破點(diǎn)在哪里？

水江瀾：目前氫的來源很多，比如把“棄風(fēng)”“棄光”轉(zhuǎn)化成氫能并存儲(chǔ)起來，成本會(huì)降低。氫能的技術(shù)鏈條打通后，經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展就是水到渠成的事情。我認(rèn)為氫能發(fā)展的創(chuàng)新力主要在于關(guān)鍵材料的突破，氫能產(chǎn)業(yè)能大規(guī)模應(yīng)用并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效能的前提，還需要從源頭上實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破，創(chuàng)新是必要手段。

比如前面提到的儲(chǔ)氫材料與燃料電池催化劑，如果在這兩點(diǎn)有了突破進(jìn)展，氫的運(yùn)輸存儲(chǔ)問題就得到了解決。目前我國乃至世界仍沒有找到解決問題的技術(shù)。如果我們可以率先突破技術(shù)瓶頸，將會(huì)在氫能領(lǐng)域起到“領(lǐng)頭羊”作用。

另外，關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新是一種科學(xué)工作，不是由資金多少?zèng)Q定的。創(chuàng)新工作需要有耐心、有恒心、有決心。政策扶持對(duì)于早期氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要?？梢灶A(yù)見，隨著我國氫能發(fā)展戰(zhàn)略的制定和各方面的逐步完善，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有望進(jìn)入高速發(fā)展軌道。

需要強(qiáng)調(diào)的是，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展要穩(wěn)打穩(wěn)扎，避免一哄而上。要做好論證，避免以從資本市場圈錢為目標(biāo)的產(chǎn)業(yè)行為。要做好打硬仗、打持久戰(zhàn)的準(zhǔn)備，頂層規(guī)劃，研究先上，資本慎入，技術(shù)成熟后氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展將勢如破竹?！?/p>