彭苏萍院士：我国在氢能源领域发展步伐需要进一步加快

当前，新能源的发展正逐步聚焦于氢能的转化与应用，燃料电池技术也在不断成熟。中国工程院院士、中国氢能联盟战略指导委员会委员彭苏萍日前在2024氢能专精特新创业大赛决赛暨氢能专精特新产业大会上作了《中国氢能源与燃料电池发展战略研究》主旨演讲。他认为，全球正进入“氢2.0”时代，绿色氢能产业向绿氨、绿色甲醇等“泛氢”能源方向发展。在“双碳”目标与能源清洁化转型背景下，需要调整能源供应体系，形成多元化清洁能源供应，氢（泛氢）能源可作为各能源之间的桥梁，为能源安全保障机制的优化带来新契机。

彭苏萍分析，探讨氢能源是在探讨氢作为能源的四个关键属性：首先，氢本身就是一种珍贵的资源；其次，作为能源，氢具有巨大的潜力；第三，氢可以作为能源的一种储备形式；最后，氢能的发展涉及到从物理过程到化学过程的多种转化方式。

彭苏萍强调，氢能源的四个关键属性构成了氢能发展的核心内涵。鉴于我国能源发展和二氧化碳排放的全球关注度，必须采取切实有效的措施，而氢能凭借其清洁特性在这一过程中有望扮演关键角色。因此，面对当前的国际形势和全球“双碳”目标的挑战，我国在氢能源领域发展步伐不能停滞，并且需要进一步加快。

推动我国氢能产业向更广阔的应用领域拓展

全球包括我国在内的各国能源产业，在过去30年里一直致力于提升清洁能源的使用比例，并减少对化石燃料的依赖。彭苏萍表示，鉴于煤炭资源丰富而油气资源相对较少，我国尚不能完全依赖可再生能源。根据最新的数据，非水可再生能源在我国一次能源结构中所占的比重仅为8%，显然还未达到预期目标，我国迫切需要探索化石能源低碳化利用的途径。

化石能源的低碳化利用本质上就是加氢减碳。历史上人类祖先主要依赖木材等能源，18世纪末瓦特发明蒸汽机，20世纪40年代燃气轮机的诞生标志着油气成为能源领域的主导力量。与传统的蒸汽机和内燃机通过燃烧产生能量的方式不同，燃料电池通过电化学反应直接发电，具有革命性意义。

彭苏萍认为，氢能作为一种清洁能源，虽然已取得显著进展，但仍存在两大挑战：一是价格高昂，二是安全性问题还未完全解决。再加上部分法规滞后，一定程度上限制了氢能的发展。实际上，自2016年起美国、日本和澳大利亚等国家已经开始着手规划氢能发展的下一个阶段，即氢能2.0时代，将氨作为关键的发展目标。

氨作为氢的载体，解决了纯氢的安全性问题，预计未来将在全国范围内得到更广泛的应用。在我国，氨作为一种传统资源，拥有坚实的产业链基础和技术可靠性，氨的这一新角色也促使我国重新评估甲醇的潜力。基于此，彭苏萍提出的“泛氢”概念，主张利用氨和甲醇等氢载体，推动我国氢能产业向更广阔的应用领域拓展，这不仅有助于实现低碳目标，也能为氢能的多样化利用铺平道路。

氢能在我国能源产业中的作用将进一步增强

当前，氢能发展的一大挑战是氢气的使用成本较高，对于质子交换膜燃料电池如果能够将质子交换膜燃料电池的工作温度，从当前的80度左右提升至120度，那就可以将氢气的纯度降低，从而显著降低运营成本，推动氢能产业的发展。彭苏萍说，氢能的发展关键在于可将其作为融合剂，以调节和整合不同领域的技术进步，包括电解槽技术的创新、新能源汽车的普及以及燃料电池技术的广泛应用等。

我国在氢能领域已经取得了显著的进展，尤其是在碱性电解槽的出口方面，其市场份额已经占据了欧洲市场的半数以上。尽管如此，碱性电解槽在废水处理和能耗方面仍存在挑战，幸运的是固体氧化物电解槽技术有望将能耗从平均4.8千瓦时降低到3.5千瓦时，能效显著提升。

氢能的应用前景广阔，覆盖交通、发电和储能等多个关键领域。在我国，燃料电池重卡的认可度正在不断提升，2023年已有近4700辆投入实际使用。同时，燃料电池在发电效率和二氧化碳捕集能力方面也展现出巨大的潜力。氢能的运输和储存问题正在逐步得到解决，尽管目前主要依赖成本较高的槽车运输，但预计未来技术创新将有助于降低这一成本。

彭苏萍认为，为了实现氢能的全面发展，我国不应局限于绿氢，还应考虑包括蓝氢在内的多种形式。通过有效控制成本，氢能在我国能源产业中的作用将进一步增强，比如广东和山东等地的氢能发展经验已经证明，成本控制是推动氢能产业发展的关键因素。“只有当氢的生产成本降至每公斤20至25元人民币时，氢能企业才能实现可持续的健康发展。”彭苏萍表示。

氢能可以带动价值数千亿甚至万亿的产业发展

氢能在储能、燃料电池发电、燃料电池重卡以及港口和船舶中的应用，都显示出巨大的潜力和广阔的发展前景。

其中，氢燃料电池在氢能发展中扮演着关键角色，被视为“卡脖子”的技术环节。彭苏萍分析，在工业应用中，氢燃料电池主要分为两类：一类是质子交换膜燃料电池，特点是工作温度较低、启动迅速，这使其在交通领域得到广泛应用。由于其低温运行特性，使得使用的贵金属和其他材料成本较高。我国为降低成本探索了多种途径，包括改进膜电极和碳纸的制造工艺以及优化质子交换膜的生产，近年来与国际先进水平的差距正在慢慢缩小。

另一类是固体氧化物燃料电池，一种中高温燃料电池，工作温度在700-800度之间，主要采用陶瓷膜。该技术近五年来已受到国内广泛关注，相关零部件的研制和生产均已开展。相信在国家大力支持下这一技术有望进一步提升，一旦固体氧化物燃料电池在本地规模化并成功集成，未来在集中式供电供热、分布式发电或集中式发电方面都将对我国的电力生产和社区供热做出重大贡献。

彭苏萍强调，氢能源是传统化石能源和可再生能源之间一个好的融合剂，不仅能够直接用于发电并作为能源使用，同时也是一种优秀的储能材料。例如，在2013年之前，我国西部地区的可再生能源常常面临“弃光”现象，而氢能源能够将这些可再生能源储存起来，从而解决这一问题。

在氢能发展的过程中，其转化方式也发生了变化。目前，氢能通过燃料电池进行转化是一种化学反应过程，与过去蒸汽机、内燃机的物理发电方式有了很大的改变，这实际上是一个质的改变，这也是为什么说氢能是一次能源革命的原因。“氢能的发展过程中产业链与应用链都很长，可以带动价值数千亿甚至万亿的产业发展，在厚植新质生产力与能源清洁化转型背景下，氢能所扮演角色的重要作用就在于此。”彭苏萍说。

来源：中国工业新闻网