著力突破發展瓶頸 迎接氫能產業光明前景
——訪北京航空航天大學材料科學與工程學院教授水江瀾

■本刊記者 白歌/編輯 曲藝

作為我國首次發布的氫能產業中長期規劃，《氫能產業發展中長期規劃（2021～2035年）》（以下簡稱《規劃》）科學分析了我國氫能產業的發展現狀，明確了氫能在我國能源綠色低碳轉型中的戰略定位、總體要求和發展目標，為我國氫能產業中長期發展指明了前進方向。

近日，北京航空航天大學材料科學與工程學院教授水江瀾在接受本刊記者采訪時，就《規劃》對“雙碳”發展起到怎樣的促進作用、大力發展氫能產業有何瓶頸、如何保障氫能產業發展的安全性等相關話題進行一一解答。

《中國電業與能源》：如何看待氫能產業在未來我國能源結構中的發展地位？

水江瀾：氫能產業的發展在世界各國都備受關注。數據顯示，我國是世界上最大的制氫國，年制氫產量約3300萬噸，其中，達到工業氫氣質量標準的約1200萬噸。隨著氫能市場需求的不斷擴大，氫能在我國經濟和生態環境發展中的戰略地位日益凸顯。

《規劃》從戰略層面對氫能產業的發展做出頂層設計。之前的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》也明確，在氫能與儲能等領域組織實施未來產業孵化與加速計劃。國家層面如此重視，多地政府也緊隨其后加緊布局。《北京市氫能產業發展實施方案（2021～2025年）》提出，2025年前，京津冀區域累計實現氫能產業鏈產業規模1000億元以上，減少碳排放200萬噸；《河北省氫能產業發展“十四五”規劃》提出，到2025年，氫能產業鏈年產值達到500億元，累計建成100座加氫站，燃料電池汽車規模達到1萬輛等等。據了解，我國有20多個省級市、40多個地級市推出了60多個氫能產業規劃。由此可見，氫能產業正處于快速發展期，氫能作為未來清潔能源的重要組成部分，將在新能源消納、交通運輸領域、碳減排等方面發揮重要作用。

《中國電業與能源》：氫能產業對實現“雙碳”目標有何促進作用？《規劃》的印發對我國相關產業技術的基礎研究將帶來何種影響？

水江瀾：實現“雙碳”目標必須推動可再生能源規模化發展。作為無碳工業原料，氫能的優勢是清潔高效。把氫作為主要能源，通過氫電互補體系可實現工業用能領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，也可以實現減排。氫能技術是可以做到清潔、低碳的，因此是“雙碳”目標的重要支撐和抓手。由此可見，氫能是助力實現“雙碳”目標，深入推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效能源體系的重要支撐技術，不可小覷。

發展氫能產業能夠有效緩解我國面臨的能源安全問題，是替代化石能源、實現碳中和的重要選擇。據了解，2018～2020年，國家重點研發計劃啟動實施“可再生能源與氫能技術”重點專項。其中，科技部通過該重點專項部署了27個氫能研發項目，研發經費投入約5億元。《規劃》的印發，更有利于聚攏一批產學研力量常年投入氫能的相關研究，從而完成一項重大的能源技術革命，技術成熟后，市場和產業便可水到渠成。

《中國電業與能源》：您認為我國大力發展氫能產業存在哪些瓶頸？

水江瀾：進行氫能深入開發，能夠推動我國能源轉型、綠色發展和應對全球氣候變化。但在發展中，也面臨很多問題。比如，目前我國氫能企業數量相對薄弱，在氫能產業方面投入的資金以及技術支持較為有限，氫能產業尚處在發展初期階段。

氫能產業發展最主要的瓶頸在于儲氫技術和燃料電池技術問題。已有儲氫技術都不理想，高壓氣態儲氫安全性是個大問題。目前我們大范圍使用高壓氣瓶車載儲氫，容易產生泄漏風險。如泄漏產生在地庫、隧道等封閉空間，產生的高濃度氫極容易引起火災，應用場景受限。儲氫材料也存在難以兼具高儲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，而全球的鉑儲量是非常有限的。我曾經做過統計，一輛車的燃料電池大約需要消耗30克鉑，如全球一年的鉑儲量用于生產燃料電池車，大概能生產500萬輛。這個數量看似不少，但跟內燃機汽車相比，只占了5%左右。所以說，鉑資源的受限導致氫燃料電池暫時無法取代內燃機汽車。如解決上述問題，儲氫是十分理想的終極技術。

近年來，我們對氫燃料電池的發展非常關注，在關鍵材料和核心技術開發方面已有突破。但關鍵零部件主要依靠進口，制氫、儲氫、用氫等環節技術尚不成熟，基礎設施薄弱，綜合成本偏高等問題也制約大規模商業化運行。

《中國電業與能源》：氫能產業大力發展的突破點在哪里？

水江瀾：目前氫的來源很多，比如把“棄風”“棄光”轉化成氫能并存儲起來，成本會降低。氫能的技術鏈條打通后，經濟和產業規模發展就是水到渠成的事情。我認為氫能發展的創新力主要在于關鍵材料的突破，氫能產業能大規模應用并產生經濟效能的前提，還需要從源頭上實現技術的突破，創新是必要手段。

比如前面提到的儲氫材料與燃料電池催化劑，如果在這兩點有了突破進展，氫的運輸存儲問題就得到了解決。目前我國乃至世界仍沒有找到解決問題的技術。如果我們可以率先突破技術瓶頸，將會在氫能領域起到“領頭羊”作用。

另外，關鍵技術的創新是一種科學工作，不是由資金多少決定的。創新工作需要有耐心、有恒心、有決心。政策扶持對于早期氫能產業的發展至關重要。可以預見，隨著我國氫能發展戰略的制定和各方面的逐步完善，氫能產業的發展有望進入高速發展軌道。

需要強調的是，氫能產業發展要穩打穩扎，避免一哄而上。要做好論證，避免以從資本市場圈錢為目標的產業行為。要做好打硬仗、打持久戰的準備，頂層規劃，研究先上，資本慎入，技術成熟后氫能產業發展將勢如破竹。■