“氫能及燃料電池具有廣闊的應用前景，目前正處于大規模商業化初期，而國家首批燃料電池汽車示范城市群的正式啟動，將極大地加速氫能及燃料電池的自主化、商業化進程。”加拿大國家工程院院士葉思宇在近日舉辦的2021聯合國開發計劃署氫能產業大會院士論壇上指出，在產業商業化仍面臨嚴峻成本挑戰的背景下，全產業鏈的規模化和技術進步將帶來成本的迅速下降。

在碳達峰、碳中和目標下，氫能產業發展備受重視。參會院士一致認為，目前，氫能產業處于產業化發展初期，產業的高質量發展，離不開持續的技術創新，以及“政產學研用”的緊密合作。

在減排和能源結構轉型中

扮演關鍵角色

在降碳目標下，除了可在交通領域“大放異彩”，氫能及燃料電池在工業、發電、民用等領域也將發揮重要作用。與會專家普遍認為，氫能和燃料電池作為一體化的產品，是未來能源技術革命的重要創新和應用方向，將在減排和能源結構轉型中扮演關鍵角色。

中國科學院院士郭烈錦認為，碳達峰、碳中和目標的實質，是二氧化碳的減排。當前我國碳排放主要來源包括工業、發電、建筑和交通領域，隨著工業生產的進一步發展，未來幾年二氧化碳總排放量仍將上升。“我國要用全球最短的時間實現總量巨大的碳減排，這是個極為艱巨的任務。”

“氫能產業鏈非常長，包括氫氣制取、儲運、供應、終端應用，不管是燃料電池汽車、飛機，還是無人機、發電、民用等領域，都有非常廣闊的應用空間。”葉思宇認為，隨著可再生能源需求的進一步提升，氫能在其中也將發揮關鍵作用。可再生能源與氫能結合，可以有效抑制間歇性、季節性等缺點，保證高品質電力的生產；同時，通過電解水制備的氫氣，不僅可以用于交通領域的節能減排，也可以用到工業及其它民用領域。

郭烈錦進一步指出，在降碳背景下，氫能可以起到穩定供能、保證能源安全和多維度降碳的作用。從能源安全角度看，綠氫對油氣的部分替代，可緩解油氣燃料的安全供應問題；從碳的角度來看，氫能夠幫助多個領域脫碳、固碳甚至實現負碳。

專家呼吁聚焦“硬”技術

如何更好地發揮氫能的多重作用?郭烈錦認為，業界應該更多地聚焦“硬”技術，推動核心技術的創新發展。

“目前氫能產業鏈從制取、儲存到應用有很多的技術環節需要創新發展。”在葉思宇看來，燃料電池汽車示范城市群政策，特別強調了核心技術和關鍵部件的缺失是業內需要密切攻關的重要方向，這一政策將極大推進燃料電池產業化發展。

以氫能上游制氫端為例，郭烈錦認為，在示范城市群政策的帶動下，我國氫能產業發展勢頭良好。但客觀上，可再生能源制氫電價成本占比高，綠氫富裕區域與應用區域錯位嚴重，導致綠氫制取、儲運價格居高不下。“太陽能水電解制氫技術可以實現高效、清潔的資源循環利用。5年之內，我國有可能走出一條產業化、規模化應用的道路，未來將形成以氫和電為主的能源體系。”

面對氫能產業鏈的成本、儲運等挑戰，國內外開始將氨作為氫的介質進行研究。澳大利亞工程院院士程一兵表示，氨既是便于安全運輸的儲氫介質，又是可再生零碳燃料，對硅酸鹽建材和火力發電行業實現碳達峰、碳中和具有重要意義。

據介紹，目前我國每年的氨產量高達1.8億噸，且合成技術成熟，運輸安全規范、基礎設施建設等比較健全，具備很好的發展條件。但程一兵同時提醒，氨作為燃料應用也存在技術上的挑戰，比如氨在內燃機燃燒時難點火、發熱值不高，這都需要進一步研究克服。

“政產學研用”要緊密結合

“從某種意義上說，制氫、儲氫和燃料電池的研發和產業化是要突破的重要方向，也是目前業內公認的卡脖子環節。”葉思宇認為，從燃料電池整個產業鏈來看，這涉及材料科學、電子工程、整車集成等領域。因此，燃料電池的產業化發展不是簡單的材料或應用問題，而是一個系統工程，任何一個單一領域的突破都不能完全解決產業化瓶頸。

“同時，從上游的材料研發、產業化到終端應用，涉及多層級的工程驗證，這些工程驗證過程中的密切配合也非常重要。”葉思宇建議，政府層面對整個工程驗證過程予以適當引導和鼓勵，促進全產業鏈的工程驗證。同時，需要加強產業化導向的“政產學研用”緊密合作，促進氫燃料電池的持續技術進步。