市场化有“堵点”知难而进抢占氢能制高点

邓大洪

氢能源行业远期市场规模一片光明是不争的事实，但清华大学汽车研究所所长、博士生导师陈全世表示，发展氢能“关键技术还有障碍……”知难而进，我国将氢能列为重要的新能源技术路径之一。

技术“赌点”待打通

陈全世表示，发展氢能“关键技术还没解决，应该回到实验室里继续研究，在膜和催化剂这两大关键问题没解决前，呼吁发展氢燃料汽车是不合理的。”

陈全世认为，主要是关键技术没解决，不具备产业化的条件。第一，目前全世界能够商业化供应氢燃料电池质子交换膜材料的只有美国杜邦公司一家，日本的一家公司也能做，但是不对外销售。第二，在目前技术条件下氢燃料电池的催化剂是铂金。铂金全世界产量很低且价格贵（大概是黄金的2倍），目前铂金的全球产量是每年大概200多吨，60%以上是做首饰，20%左右是做工业催化剂。如果要普及燃料电池汽车，铂金的价格肯定会翻番；而且铂这个催化剂很娇贵，要求氢气纯度达到99.99%以上。另外，相关的技术指标体系也并不明确，国内氢燃料電池有些技术指标现在都不知道怎么测算。

陈全世还认为，加氢站的安全也是很重要的问题。“丰田公司用的氢燃料电池汽车里使用了70个兆帕压力的储氢罐，氢站加氢装置的工作压力比这一数据高1.3倍左右，大概1000个大气压。这么大的压力，加氢站万一发生爆炸等事故怎么办？安全问题需要慎重考虑。”

在陈全世看来，目前国内的氢燃料电池同样有些热得过头了，都热衷于造车，而不是做基础研究攻克关键技术。“现在国内燃料电池研究挺热，但据我所知，不少车企的燃料电池都是从加拿大买的，想从日本买但是买不到，加拿大目前也只有两家公司能做燃料电池。加拿大是全球公认的燃料电池技术领先的国家之一，他们也没有实现产业化。两大关键技术都没解决，怎么做产业化？政府和车企应该联合大学等研究机构，把膜、催化剂、极板等基础问题解决了，而不是做多少辆车。”

湖南大学化学化工学院教授、博士生导师王双印也表示：“氢能源产业尚在起步阶段，地方政策叠加上市公司努力，有利于产业链更快完善。需要看到的是，氢能源产业仍存在许多瓶颈，亟待科研机构攻克。以氢燃料电池为例，需要铂族金属作为催化剂，短期内可替代性较差。铂族金属十分稀缺，据美国地质调查局统计，世界铂族金属储量大国是南非、俄罗斯、美国和加拿大，四国储量占全球铂族金属资源总储量99%以上。我国铂族金属资源比较贫乏。”

“不少国家和企业都将氢能作为新能源领域发展的一个重点方向，但氢能产业现在还达不到市场化所需的经济性要求，目前仍处于初创期。”国务院发展研究中心研究员周健奇表示。

周健奇认为，其关键在于技术的不成熟，不具备参与能源市场竞争的基本条件。当前，氢能的产业结构以研发和生产为主，下游应用主要是示范应用，缺少规模化的市场需求，没有形成必要的配套支撑。“氢能发展从以技术创新为核心的产业初创期，到规模化发展的成长期，还需要一定的时间。这是氢能与太阳能、风能等已经步入产业成长期的新能源之间最大的不同。”

技术不成熟为何仍要推进呢？

站稳制高点 攻坚克难

“我国将氢能列为重要的新能源技术路径之一，一是为了更好、更快地取得节能减排的更大成效，确保‘双碳目标实现；二是为了突破传统油气能源的资源约束，推进能源领域的自主可控；三是为了攻克新能源前沿技术难关，站稳全球新能源技术制高点。”周健奇说。

在周健奇看来，我国发展氢能有三方面优势：一是源头优势，即制氢规模全球第一；二是市场优势，尽管各国的氢能应用都没有大规模启动，但我国的氢市场相对于其他国家较大；三是要素优势，各类要素在我国政策的引导下，加速向氢能领域集聚，正在或已经形成了要素优势。

“到2050年估计全世界能源的18%将由氢提供。”国际氢能协会副主席、清华大学教授毛宗强说。氢能应用，可以分为两个方面：一个作为燃料，一个作为能源。作为燃料时，氢可以做成合成氨、甲醇、二甲醚等。作为能源时，氢可应用在内燃机、锅炉、窑炉等之中，还有燃料电池，涉及点化学方法，直接发电得到了电和热。氢能的用途非常多，氢汽车仅仅是一部分。

毛宗强表示，氢的用途多种多样，预计到2050年可以用来发电，占11%；用在交通方面，包括现在的车，将来的船甚至飞机占28.6%；工业能源占20.8%；建筑商用占14.3%；化工原料占24.7%。

“在减排方面，氢起到了非常大的作用。”毛宗强说。首先是用氢电代替煤电，可再生资源能够上网，煤电发挥了很大的作用，要减排就需要用氢代替煤炭。其次是氢燃料电池分布式发电，以保障电力安全。PTG、PTX可吸纳更多的可再生资源电力。氢能代替交通领域的化石燃料，为建筑物提供热电联供，代替焦炭炼铁，直接与CO2反应，生成稳定的碳氢化合物。常规潜艇用柴油做动力，燃料电池也作为备用电力，氢燃料电池，它工作温度只有80℃，一点声音也没有，在海洋几十米甚至上百米的水下根本探测不出来，已经商业化。德国已经做出来，并且正陆续出售。清华大学1993年开始做燃料电池，目前在催化剂、膜电极方面进行应用。

有人认为燃料电池适合日本，因为日本国土版图是一个条，建一个加氢站就可覆盖一大片。氢燃料电池的应用适合经济富裕的地方。

“并不是因为日本版图窄长适合燃料电池，中国同样适合。”毛宗强对此不以为然。他说：“氢的发展包括燃料电池是有阶段的，中国也是先东后西、先南后北，先经济发达，再欠发达，有一个过程。咱们现在有12万个加油站，遍布全国，等氢能车达到了千万量级的时候，加氢站系统比加油站系统便宜。”

有人认为，氢需要一个支撑网络，现在石油已经有网络了，还有必要投资这么大吗？毛宗强则表示，氢能代表方向，而且有人做出了样板，比如日本做得很好。我们不跟上将来就会落后，虽然已经有了燃油网络，但是还需要发展氢能。