國(guó)務(wù)院《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》提出“開發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術(shù)”。

國(guó)務(wù)院《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》再次提出“系統(tǒng)推進(jìn)燃料電池汽車研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”。氫能與燃料電池技術(shù)被國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局作為《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016~2030年）》的重點(diǎn)任務(wù)之一。

2018年以來(lái)，氫能與燃料電池加快推進(jìn)，我國(guó)于6月份成功取得2023年世界氫能技術(shù)大會(huì)主辦權(quán)，國(guó)際氫能與燃料電池企業(yè)紛紛進(jìn)入中國(guó)，醞釀著未來(lái)幾年內(nèi)的爆發(fā)。

世界氫能發(fā)展風(fēng)向標(biāo)轉(zhuǎn)向中國(guó)

“我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)正處于壓力疊加，負(fù)重前行的關(guān)鍵時(shí)期，已進(jìn)入了提供更多優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品，以滿足人民日益增長(zhǎng)的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要的攻堅(jiān)期，而且也到了有條件解決生態(tài)環(huán)境突出問(wèn)題的窗口期，各行各業(yè)都為加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展而努力。近年來(lái)氫能與燃料電池技術(shù)不斷進(jìn)步，相關(guān)產(chǎn)品已逐步成熟，到了商業(yè)化發(fā)展轉(zhuǎn)折時(shí)期，有望在動(dòng)力領(lǐng)域產(chǎn)生顛覆性影響。”中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)會(huì)長(zhǎng)王瑞祥在近日舉辦的2018中國(guó)國(guó)際能源峰會(huì)上說(shuō)。

6月18日，在國(guó)家科技部的支持下，中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)在巴西里約熱內(nèi)盧以62.5%的支持率取得了2023年世界氫能技術(shù)大會(huì)的主辦權(quán)。2023年世界氫能技術(shù)大會(huì)由中國(guó)舉辦，具有十分重要的風(fēng)向標(biāo)意義。

氫能與燃料電池被認(rèn)為是人類的“終極能源”，近年來(lái)在全球主要工業(yè)國(guó)家得到高度重視和大力發(fā)展，包括美國(guó)、日本、歐盟、韓國(guó)在內(nèi)的國(guó)家和地區(qū)都分別提出了氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)的相關(guān)發(fā)展計(jì)劃。按照我國(guó)有關(guān)規(guī)劃和發(fā)展戰(zhàn)略，2020年至2025年將是氫能燃料電池以及氫燃料汽車的大規(guī)模示范和商業(yè)化的重要轉(zhuǎn)折期。

“我們可以看到重型和商用型燃料電池的應(yīng)用現(xiàn)在在改變著我們的行業(yè)。豐田、現(xiàn)代汽車、本田、奔馳等世界著名車企都在生產(chǎn)燃料電池乘用車，一些公共汽車、叉車、船舶、卡車都在使用氫能作為動(dòng)力能源，比如沃爾瑪超市內(nèi)的叉車就是使用氫能。很多國(guó)家都在使用燃料電池的公共汽車，燃料電池公共汽車在中國(guó)有非常大的潛力。”加拿大氫能協(xié)會(huì)主席安德魯斯表示。

今年，是國(guó)家發(fā)展改革委決定對(duì)張家口市實(shí)施“可再生能源示范區(qū)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展專項(xiàng)方案”的首年。2017年底，張家口市發(fā)展改革委對(duì)區(qū)內(nèi)可再生能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全面梳理排序，遴選出28個(gè)項(xiàng)目列為2018~2020年示范區(qū)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的支撐，沽源風(fēng)電制氫項(xiàng)目制氫部分以綜合排名第一的優(yōu)異成績(jī)率先入選。

河北沽源風(fēng)電制氫項(xiàng)目引進(jìn)德國(guó)麥克菲等公司的風(fēng)電制氫先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備，在沽源縣新建200兆瓦容量風(fēng)電場(chǎng)、10兆瓦電解水制氫系統(tǒng)以及氫氣綜合利用系統(tǒng)。項(xiàng)目生產(chǎn)的一部分氫氣用于工業(yè)生產(chǎn)，另一部分將在氫能源動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)具備發(fā)展條件時(shí)，用于建設(shè)配套加氫站網(wǎng)絡(luò)。

2016年7月，老牌國(guó)際知名燃料公司巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)以合資企業(yè)的身份進(jìn)駐中國(guó)。在2018中國(guó)國(guó)際能源峰會(huì)上，巴拉德代表于林介紹說(shuō)，已與東風(fēng)汽車、氫車熟路汽車運(yùn)營(yíng)（上海）有限公司在上海部署了500輛氫燃料電池車的運(yùn)營(yíng)。

在輕軌市場(chǎng)，分別與南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司和中國(guó)北車合作開發(fā)新型氫能源有軌電車，其中全國(guó)首條氫能源有軌電車線路———佛山高明現(xiàn)代有軌電車示范線研發(fā)設(shè)計(jì)的首列氫能源有軌電車已正式下線，將于2019年正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

制氫技術(shù)路線尚處于百家爭(zhēng)鳴

水電解制氫、生物制氫、煤制氫、天然氣制氫、光催化分解制氫……作為氫能利用基礎(chǔ)的制氫目前有多種方式，各技術(shù)呈現(xiàn)出百家爭(zhēng)鳴局面。

水電解制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一。水電解制氫即在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣。其工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)污染，但消耗電量大。

今年上半年，法國(guó)著名水電解制氫公司麥克菲落戶江蘇盱眙。麥克菲中國(guó)商務(wù)代表馮勇表示，公司從2000年開始研究水電解技術(shù)，目前水電解技術(shù)已經(jīng)更新?lián)Q代為增強(qiáng)型的水電解技術(shù)。新的水電解技術(shù)打破了傳統(tǒng)水電解裝置規(guī)模小、造價(jià)高的劣勢(shì)，采用先進(jìn)的增壓型電子技術(shù)，加上大規(guī)模基于模塊化的高度集成生產(chǎn)，規(guī)模可以達(dá)到100兆瓦，出口壓力可達(dá)30千克。

以水電解制氫起家的美國(guó)德立臺(tái)能源公司從1975年開始把產(chǎn)品銷到中國(guó)，目前在水電解制氫之外，還開展更廣泛的可再生能源制氫，比如利用太陽(yáng)能進(jìn)行氫氣的轉(zhuǎn)換，據(jù)稱制造氫氣的純度可以達(dá)到99.9998%，而且是完全自動(dòng)化的系統(tǒng)。

法國(guó)領(lǐng)先的電解設(shè)備制造商阿海琺氫能公司2016年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，憑借創(chuàng)新的質(zhì)子交換膜電解技術(shù)和高容量（60兆瓦）電解制氫設(shè)備在中國(guó)市場(chǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展。據(jù)悉該公司已嘗試生物制氫，在法國(guó)的南部利用生物質(zhì)燃燒的二氧化碳來(lái)生產(chǎn)氫氣，通過(guò)管道進(jìn)行運(yùn)輸，為火車、卡車、公共汽車、汽車等提供更加清潔的能源。

傳統(tǒng)制氫需要更復(fù)雜的技術(shù)來(lái)抽取氫氣，韓國(guó)的HugreenPower公司則表示他們發(fā)明的新的制氫技術(shù)是從含氫的材料里面直接提取氫，不使用催化劑，耐用性得到加強(qiáng)，而且實(shí)用性得到提高。

“可再生能源制氫應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)氫能低碳環(huán)境的關(guān)鍵，我們現(xiàn)在聚焦兩方面，一方面是光催化分解制氫，另外一個(gè)就是生物制氫。科技部組織了先進(jìn)制氫項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目就是要研究出低成本規(guī)模化太陽(yáng)能連續(xù)制氫系統(tǒng)和高效低成本生物制氫裝置。”中國(guó)可再生能源協(xié)會(huì)氫能專委會(huì)主任蔣利軍表示。

而中國(guó)廣東合即得能源科技有限公司董事長(zhǎng)、水氫產(chǎn)業(yè)創(chuàng)始人向華博士則認(rèn)為，制氫技術(shù)路線選擇時(shí)不能夠忽略氫源儲(chǔ)運(yùn)與基礎(chǔ)設(shè)施的重要性。在自然系統(tǒng)中，液體是效率最高的媒介，具有能量存儲(chǔ)密度高、穩(wěn)定性好、存儲(chǔ)過(guò)程損耗低、易于運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。而甲醇就是液態(tài)化的陽(yáng)光，是一種實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的能源系統(tǒng)。

向華博士在“水基科學(xué)向華理論”的基礎(chǔ)上提出了“動(dòng)氫”理念，成功攻克了小型化移動(dòng)制氫難題，研發(fā)出世界上第一臺(tái)集制氫與發(fā)電一體的水氫機(jī)。水氫機(jī)以甲醇的水溶液作為燃料，采用催化重整及純化多項(xiàng)技術(shù)從甲醇水中獲得高純氫，通過(guò)質(zhì)子膜系統(tǒng)產(chǎn)生電、熱等多種能源的裝置，具有成本低、壽命長(zhǎng)，操作簡(jiǎn)單，高效節(jié)能，靜音簡(jiǎn)潔，來(lái)料方便，安全環(huán)保等特點(diǎn)。水氫機(jī)不但解決了氫燃料電池氫氣來(lái)源過(guò)程中的壓縮、儲(chǔ)存及運(yùn)輸問(wèn)題，還大大降低了用氫成本，并避開了用氫的安全問(wèn)題。

近期發(fā)展任務(wù)首先是降低成本

雖然面臨著技術(shù)突破、加氫站布局等問(wèn)題，但業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為氫能燃料電池規(guī)模化應(yīng)用目前面臨最關(guān)鍵問(wèn)題是降低成本。

“燃料電池也是一種軍民融合技術(shù)，在軍民方面都有很好的應(yīng)用前景，目前主要制約在于成本高和氫制約。一般來(lái)說(shuō)，大家說(shuō)成本和壽命兩個(gè)問(wèn)題，實(shí)際壽命問(wèn)題也可以歸結(jié)到成本問(wèn)題，所謂的成本是全生命周期的成本。”中科院青島生物能源研究所李曉錦介紹說(shuō)。

“談?wù)摪l(fā)展目標(biāo)第一重要的就是成本的問(wèn)題。重要的事情說(shuō)三遍，最終還是要降低成本。燃料電池汽車達(dá)到一定數(shù)量和規(guī)模，才能讓儲(chǔ)氫和加氫有利可圖。

現(xiàn)在路面上的燃料電池汽車數(shù)量不足以支撐加氫站形成一個(gè)商業(yè)模式。”安德魯斯表示。

韓國(guó)全南大學(xué)工程學(xué)院吳秉秀教授2018中國(guó)國(guó)際能源峰會(huì)上同樣表示：“我們必須要降低使用燃料電池汽車的成本。如果我們有更好的技術(shù)，我們可以減少、降低燃料電池汽車的成本；如果我們進(jìn)行大批量生產(chǎn)，就可以進(jìn)一步降低燃料電池汽車的成本。那么在不遠(yuǎn)的將來(lái)，會(huì)有更多的燃料電池汽車，而不是內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)的汽車。政府必須要投入加氫站的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，這樣人們才會(huì)去購(gòu)買燃料電池汽車，從而使氫的成本進(jìn)一步降低。”阿海琺公司相關(guān)負(fù)責(zé)人奧利維爾表示，公司要為運(yùn)輸行業(yè)帶來(lái)具有競(jìng)爭(zhēng)性的氫氣預(yù)算成本。“我們很多客戶說(shuō)希望能夠降低他們的運(yùn)營(yíng)成本，這是一個(gè)非常重要的條件，因?yàn)槲覀冎挥薪档土怂目偼顿Y成本，才能夠讓氫能源汽車可以有競(jìng)爭(zhēng)力。

到2020年，我們希望投資成本降低25%，2025年進(jìn)一步降低25%，到2030年，投資成本降低的目標(biāo)是50%。”巴拉德公司也承諾三年內(nèi)繼續(xù)投資6000萬(wàn)美元進(jìn)一步降低成本。目前正在致力于降低氫燃料電池系統(tǒng)的總體成本，延長(zhǎng)電堆壽命，同時(shí)增加氫燃料電池系統(tǒng)的功率密度，包括更強(qiáng)的操作工況。