氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展正迎來(lái)新的風(fēng)口。

截至目前，我國(guó)有超過(guò)25個(gè)城市宣稱，正在進(jìn)行氫能和燃料電池的產(chǎn)業(yè)布局，部分城市還公布了未來(lái)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，并稱政府將對(duì)氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)給予大力的政策扶持。一時(shí)間，城市之間爭(zhēng)奪氫能產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的戰(zhàn)爭(zhēng)正在打響。

中國(guó)工程院院士、燃料電池技術(shù)專家衣寶廉認(rèn)為，政府發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的熱情，一方面讓中國(guó)成了全球的焦點(diǎn)之一，使得人才、資金和技術(shù)不斷向中國(guó)聚集，有利于推動(dòng)氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另一方面，城市之間的競(jìng)爭(zhēng)在加劇，可能會(huì)導(dǎo)致這一產(chǎn)業(yè)低端重復(fù)性建設(shè)問(wèn)題重現(xiàn)，未來(lái)可能會(huì)走其他制造業(yè)的老路。

日前，就制氫、氫氣儲(chǔ)存與運(yùn)輸，以及燃料電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)等問(wèn)題，第一元素專訪了衣寶廉院士，以下是采訪實(shí)錄。

建議成立氫能?chē)?guó)家專項(xiàng)

記者：2019年氫能被寫(xiě)入了政府工作報(bào)告，但與日本、韓國(guó)等國(guó)家相比，我們發(fā)展氫能的國(guó)家戰(zhàn)略還未形成，是否要建立氫能發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略？

衣寶廉：氫能在我國(guó)能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中起到一個(gè)橋梁作用，它是從化石能源向可再生能源過(guò)渡的中間介質(zhì)。

對(duì)我國(guó)而言，整個(gè)氫能系統(tǒng)發(fā)展需要有國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃，這個(gè)規(guī)劃不能只是針對(duì)燃料電池汽車(chē)，因?yàn)闅淠軕?yīng)用場(chǎng)景非常多，除了燃料電池汽車(chē)，還有冶金、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電和取暖等領(lǐng)域。

我們建議，針對(duì)氫能發(fā)展，國(guó)家應(yīng)當(dāng)成立一個(gè)重大專項(xiàng)，把相關(guān)的實(shí)驗(yàn)都做起來(lái)，這樣我們國(guó)家的氫能才能夠發(fā)展起來(lái)。

例如，目前國(guó)家在電動(dòng)汽車(chē)方面有重大專項(xiàng)，但氫能不能包含在這個(gè)重大專項(xiàng)中。要讓大家對(duì)氫能有更深入的認(rèn)識(shí)，國(guó)家可以成立一個(gè)比電動(dòng)車(chē)小一點(diǎn)的專項(xiàng)，包括氫能的制備運(yùn)輸?shù)龋褮淠艿母鞣N用途都放進(jìn)去，把氫能的應(yīng)用先做起來(lái)。這樣才能落到實(shí)處，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

用補(bǔ)貼引導(dǎo)技術(shù)進(jìn)步不搞大水漫灌

記者：目前我國(guó)超過(guò)20個(gè)城市制定了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，都在試圖搶占?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)，您如何看待各地發(fā)展氫能的熱情？

衣寶廉：針對(duì)各地在宣傳大力發(fā)展氫能，我覺(jué)得應(yīng)從兩個(gè)方面理解。從正面來(lái)說(shuō)，各行業(yè)的發(fā)展都是有量才有質(zhì)，地方政府發(fā)展氫能的熱情，讓中國(guó)氫能和燃料電池研發(fā)成了全球關(guān)注的焦點(diǎn)，這從很大程度上帶動(dòng)了國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、人才和資金進(jìn)入中國(guó)。

比如，豐田汽車(chē)與清華就建立了合作關(guān)系，共同研發(fā)燃料電池車(chē)；再比如，過(guò)去真正的燃料電池空壓機(jī)我國(guó)一家也沒(méi)有，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了8家，價(jià)格也大幅下降。因此，這對(duì)于中國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

但另一方面，各地都在布局氫能產(chǎn)業(yè)也會(huì)帶來(lái)一定的負(fù)面作用，比如相互挖人才、低水平重復(fù)建設(shè)等問(wèn)題，應(yīng)該引起國(guó)家的重視。

記者：針對(duì)這種情況，需要怎么去解決？

衣寶廉：氫能和燃料電池行業(yè)發(fā)展目前還需要國(guó)家補(bǔ)貼，因此可以用補(bǔ)貼這個(gè)杠桿來(lái)做技術(shù)引導(dǎo)，不能大水漫灌，提高補(bǔ)貼的門(mén)檻，不是所有燃料電池汽車(chē)都給補(bǔ)貼，而是要根據(jù)性能、續(xù)航里程做出判斷，而且每年要進(jìn)行評(píng)定，接受補(bǔ)貼的企業(yè)，需要加快技術(shù)創(chuàng)新，每年在技術(shù)上上一個(gè)臺(tái)階，避免重蹈鋰電池車(chē)補(bǔ)貼的覆轍。

為此，國(guó)家可以成立獨(dú)立的第三方的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，每年對(duì)每一種車(chē)型進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能否拿到補(bǔ)貼要讓第三方數(shù)據(jù)說(shuō)話，這樣才能用補(bǔ)貼作為推動(dòng)力，加快國(guó)內(nèi)技術(shù)的進(jìn)步。

制氫要首選“三棄”電量

記者：很多人對(duì)制氫環(huán)節(jié)持有不同意見(jiàn)，比如有人認(rèn)為煤制氫或者化工制氫，一樣會(huì)帶來(lái)排放問(wèn)題，而電解水制氫能源消耗比較大，在制氫問(wèn)題上，您有怎樣的觀點(diǎn)？

衣寶廉：談制氫要先看看氫氣成本問(wèn)題。目前制氫成本和運(yùn)輸加注成本幾乎是1：1，煤質(zhì)氫成本約2元/立方米，到了加氫站就變成了4元，按照11立方米約合一公斤計(jì)算，氫氣成本約44元/公斤，這樣計(jì)算燃料電池車(chē)燃料成本跟燃油車(chē)差不多。

按照上述的成本，燃料電池車(chē)運(yùn)營(yíng)成本會(huì)非常高，跟燃油車(chē)相比沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，更不能和鋰電池汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)了。目前鋰電池電動(dòng)車(chē)100公里平均約15度電，而電價(jià)只有0.5元/度，每百公里只需要7.5元。

這種情況下，制氫首選應(yīng)該是棄風(fēng)棄光和棄水電量制氫，這不僅能夠降低成本，也符合環(huán)保上的要求。當(dāng)然需要選擇示范地區(qū)，目前電解水制氫，1立方米氫氣需要4-5度電，而1立方米氫氣用于燃料電池發(fā)電只能發(fā)2度，所以效率上比較低。

因此，氫氣的來(lái)源上，一定是用“三棄”的電量制氫，因?yàn)檫@部分價(jià)格僅為0.1-0.2元/度。如果直接用電網(wǎng)的電制氫，經(jīng)濟(jì)上根本沒(méi)有可行性。

另外，我國(guó)的氯堿廠、重化工企業(yè)的副產(chǎn)氫產(chǎn)量非常大，這部分可以充分利用起來(lái)。就地方政府而言，發(fā)展氫能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，首先也必須把氫源問(wèn)題列入在內(nèi)，要先考慮城市附近是否有氫源，是否符合低成本制氫的條件。

就煤質(zhì)氫而言，要跟電解水制氫結(jié)合起來(lái)。用電解水制氫副產(chǎn)的氧氣，做煤氣化，這樣可以產(chǎn)生高純度的二氧化碳，封存和利用都比較方便，并可以形成制氫的產(chǎn)業(yè)閉環(huán)。

電動(dòng)車(chē)的短板是安全燃料電池車(chē)的短板是價(jià)格

記者：有觀點(diǎn)認(rèn)為，氫燃料電池汽車(chē)未來(lái)更多替代柴油車(chē)，而純電動(dòng)汽車(chē)更多代替汽油車(chē)，這種觀點(diǎn)您認(rèn)可嗎？未來(lái)純電動(dòng)汽車(chē)和氫燃料電池汽車(chē)多大意義上存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系？

衣寶廉：這個(gè)觀點(diǎn)是歐陽(yáng)明高院士提出來(lái)的，我基本上是同意的。燃料電池汽車(chē)優(yōu)點(diǎn)在于儲(chǔ)能量高，續(xù)航里程長(zhǎng)，與柴油車(chē)性能類似，比較容易代替柴油車(chē)。而鋰離子電動(dòng)車(chē)更容易替代以市內(nèi)交通為主的汽油車(chē)。

但這個(gè)觀點(diǎn)還不全面，是暫時(shí)的平衡。鋰離子純電動(dòng)汽車(chē)的致命問(wèn)題在于安全性，按照目前萬(wàn)分之一到十萬(wàn)分之一的起火爆炸幾率，它是沒(méi)有前途的，早晚會(huì)被燃料電池汽車(chē)代替。

在安全性不能解決的情況下，越追求續(xù)航里程，裝的電池越多危險(xiǎn)性就越大。因此鋰電池車(chē)只有解決了安全的短板，才能在短程領(lǐng)域跟燃料電池汽車(chē)相競(jìng)爭(zhēng)。不解決安全性，未來(lái)它不輸給燃料電池車(chē)，也會(huì)輸給其他的技術(shù)路線。

燃料電池車(chē)的短板在于價(jià)格太高，表現(xiàn)在一是技術(shù)門(mén)檻高，二是貴金屬鉑用量一定要降低。目前一輛燃料電池車(chē)的價(jià)格是鋰離子電池車(chē)的1.5-2倍，如果燃料電池車(chē)成本不降下來(lái)，將來(lái)也沒(méi)有市場(chǎng)。因此，這兩個(gè)技術(shù)路線都有短板，誰(shuí)率先解決了短板，誰(shuí)可能通吃。

記者：燃料電池汽車(chē)的安全性如何看？

衣寶廉：燃料電池汽車(chē)安全性非常高，我搞了一輩子燃料電池，從沒(méi)有遇到一起安全事故。氫在敞開(kāi)空間，非常安全，泄露之后馬上揮發(fā)，不會(huì)發(fā)生爆炸起火。

國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，用槍把氫瓶打一個(gè)孔，著了火之后一條線向上沖，并不會(huì)爆炸。因此在敞開(kāi)空間，氫氣車(chē)比燃油車(chē)安全性還要高。

但是在密閉空間，一定要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)放置氫氣報(bào)警器，而且自動(dòng)啟動(dòng)排放裝置。基于此，燃料電池車(chē)最好不進(jìn)入車(chē)庫(kù)，在室外最安全。因此，在電堆的研發(fā)上，一定要抗低溫，至少要零下30度以下。

記者：氫能的儲(chǔ)運(yùn)目前面臨著較大的技術(shù)難題，成本也相對(duì)較高，您認(rèn)為在氫的儲(chǔ)運(yùn)方面，未來(lái)需要在哪些方面加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)？

衣寶廉：氫氣儲(chǔ)運(yùn)有很多方式，其中液氫是未來(lái)儲(chǔ)氫和運(yùn)輸?shù)闹匾绞街?，日本利用的氫能就是從澳大利亞通過(guò)液氫方式輸送的，但是液氫有一個(gè)問(wèn)題，在液化和利用過(guò)程中，三分之一的能量損耗掉了。

目前還有一種方式是，利用天然氣管道運(yùn)輸，德國(guó)和美國(guó)都在用天然氣管道運(yùn)輸氫氣，把“三棄”電量所制的氫氣，直接輸送到天然氣管道中，目前歐洲天然氣管道的氫含量可達(dá)5%，這些氫氣可作為下游民用，也可用于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。

另一種是有機(jī)化合物輸氫，本質(zhì)上是苯和甲苯之間的轉(zhuǎn)換，但需要200度左右的高溫，儲(chǔ)氫可以到達(dá)5-6%，像運(yùn)柴油一樣。

與日本的三方面差距

記者：在燃料電池技術(shù)和研發(fā)上，我國(guó)與日本等國(guó)還存在較大差距，這種差距的核心問(wèn)題是什么？

衣寶廉：我們跟日本的差距有以下幾個(gè)方面，一是電堆的比功率、可靠性和耐久性都與日本有差距。為什么會(huì)有這樣的差距，因?yàn)槲覀儑?guó)家的模仿力強(qiáng)，但創(chuàng)新力比較弱。因此我們必須加強(qiáng)自己的創(chuàng)新，不能總是跟跑。

二是日本是全球采購(gòu)，關(guān)鍵的零部件不受限，而我國(guó)在采購(gòu)環(huán)節(jié)會(huì)受限，因此我們要發(fā)展自己的產(chǎn)業(yè)鏈，而相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈的建立才剛剛開(kāi)始。只有在中國(guó)建立燃料電池堆的產(chǎn)業(yè)鏈，成本才能夠降下來(lái)，這是跟日本相比的第二個(gè)差距。

三是在燃料電池的基礎(chǔ)研究方面我國(guó)比較弱。由于體制機(jī)制問(wèn)題，在我國(guó)很多學(xué)者對(duì)基礎(chǔ)研究很難安下心來(lái)，比如鉑含量的降低，需要下大力氣去做基礎(chǔ)研究。我們的應(yīng)用研究做的比較好，但基礎(chǔ)研究的經(jīng)費(fèi)來(lái)源如何處理，這都是問(wèn)題。我認(rèn)為科研要有分工，基礎(chǔ)研究是為明天、后天做準(zhǔn)備，這個(gè)需要更高層面去協(xié)調(diào)解決。

記者：發(fā)展氫能及燃料電池汽車(chē)，目前面臨的最大制約因素是什么？您有怎樣的建議？

衣寶廉：現(xiàn)在國(guó)內(nèi)發(fā)展氫能和燃料電池的形勢(shì)比較好，但我們這個(gè)產(chǎn)業(yè)的合作精神比較弱。大家看到燃料電池可能賺錢(qián)了，很多企業(yè)就自己?jiǎn)瘟㈤T(mén)戶了，不能夠協(xié)同攻關(guān)、共同攻克難題。有時(shí)候還會(huì)相互挖墻腳，這種現(xiàn)象對(duì)于還處于初期的產(chǎn)業(yè)而言，確實(shí)是一個(gè)問(wèn)題。因此我們需要協(xié)同攻關(guān)，創(chuàng)新發(fā)展，這是第一。

第二，我們要建立自己的產(chǎn)業(yè)鏈，動(dòng)員企業(yè)家投資，從關(guān)鍵部件到電堆和系統(tǒng)進(jìn)行投資，目前這方面做的還不錯(cuò)。

第三，建議做一個(gè)示范計(jì)劃。鋰離子汽車(chē)之前搞過(guò)一個(gè)“十城千輛”的計(jì)劃，效果不錯(cuò)。燃料電池汽車(chē)不會(huì)短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化，也應(yīng)該有個(gè)類似的計(jì)劃進(jìn)行推廣，對(duì)既沒(méi)有廉價(jià)氫源，又沒(méi)有燃料電池制造產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的地方，不適于選作示范城市。

除了靠國(guó)家補(bǔ)貼推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步以外，還希望國(guó)家選擇十個(gè)具有基礎(chǔ)的城市進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。