氢风袭来 各国竞相开发氢能源

　　随着全球能源需求的不断增长以及环境保护的迫切需求，寻找一种清洁、高效的替代能源已成为当务之急。在众多备选能源中，氢能以其独特的优势脱颖而出，被视为未来能源转型的关键。它不仅具有高能量密度、零污染、零碳排放的特性，而且在与可再生能源、电网的灵活适配耦合及下游多元化利用形式方面展现出巨大潜力。近些年，从国家到地方关于氢能的产业规划也正在逐渐明晰，这种新能源的研发和利用正在为我们的未来生活带来更多的可能性。

　　氢之貌

　　氢，在元素周期表中排在第一位，是一种无色透明、无臭无味、难溶于水且极易燃烧的气体。氢在自然界储存十分丰富，主要以气态、液态化合物以及固态的金属氢化物的形式存在，如氢气、水、矿物燃料和各类碳水化合物。

　　加拿大工程院院士、深圳市氢能与燃料电池协会荣誉会长、南科大讲席教授王海江表示，氢气是能源领域难得的理想燃料，它具有极高的(质量)能量密度，可以从多种渠道大规模制取，无论是通过燃料电池的电化学反应还是通过内燃机的燃烧反应，氢气都可以高效转化为我们所需要的能量，同时产生纯净水而没有任何其他污染，是一种清洁的二次能源。

　　国际氢能源委员会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》称，2050年，全球氢能源需求将增至目前的10倍，产业链产值将超过2.5万亿美元。

　　氢能源根据生产来源，可划分“灰氢”“蓝氢”“绿氢”三类。灰氢是只从化石燃料比如石油、天然气、煤等制取的氢，制取过程中碳排放强度相对较大。蓝氢是用化石燃料制取的，同时配合碳捕捉和碳封存技术，碳排放强度相对较低。绿氢是利用风电、水电、太阳能、核电等可再生能源，通过电解的方式制取的氢，制氢过程基本上没有碳排放。

　　在实现双碳目标的背景下，绿氢无疑将成为未来氢气的主要来源，以可再生能源电解水制氢逐步取代灰氢等传统制备方式，为应对气候变化和促进可持续发展作出重要贡献。

　　氢之用

　　氢作为内燃机的燃料已有相当长的历史。早在1807年，人类历史上第一款氢气内燃机在欧洲诞生，但由于制造和使用氢气的技术远比蒸汽和汽油复杂，氢气内燃机被蒸汽机、汽油机抢了先机。

　　1960年液氢首次用作航天动力燃料，1970年美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料，氢已是航天领域的常用燃料。

　　进入21世纪，随着气候变化、能源安全、地缘政治形势日趋严峻，氢能相关利用技术快速发展，其中以燃料电池为核心的氢燃料电池汽车开始走向市场。

　　2015年，以丰田公司Mirai为代表的氢燃料电池汽车开始产业化生产，美国的普拉格能源公司成功将燃料电池叉车进行商业化落地，燃料电池逐渐从实验室走向市场。

　　不同于氢气在空气中燃烧发出大量光和热。氢燃料电池内部发生的电化学反应没有燃烧过程，氢气在阳极与电解质反应，产生电子，电子通过外部电路产生电流，氧气在阴极生成水，产生少量热，发电效率可达到60%以上。

　　氢燃料电池具有体积小、续航能力强、无污染、零排放、噪音低等优点，并在高海拔、高温、高寒多复杂环境下有更加稳定的优势，在零下30摄氏度的环境下能够无辅热快速启动。

　　氢燃料电池汽车作为一种高效、环保的交通工具，正受到越来越多的关注。日本、韩国、美国和中国都在氢燃料电池领域积极进行布局和研发。

　　在2008年，北京奥运会投入运行了3辆氢燃料电池汽车，并建成了我国首座车用加氢站，开启了氢燃料电池汽车“从0到1”的示范。截至2023年底，中国的氢燃料电池车保有量已超过1.2万辆，氢能产业从探索示范阶段向产业规模化阶段稳步迈进。

　　氢之策

　　据中国氢能联盟预计，到2025年，我国氢能产业产值将达到1万亿元;到2050年，氢气需求量将接近6000万吨，实现二氧化碳减排约7亿吨，氢能在我国终端能源体系中占比超过10%，产业链年产值达到12万亿元。

　　各国积极布局推动氢能产业发展，我国也将氢能纳入国家能源战略体系。2019年，氢能首次写入政府工作报告，明确指出要推动充电、加氢等设施建设。在今年的政府工作报告中，提出大力推进现代化产业体系建设，加快发展新质生产力，加快前沿氢能、新材料等产业发展。国家能源局印发的《2024年能源工作指导意见》中明确，要编制加快推动氢能产业高质量发展的相关政策，有序推进氢能技术创新与产业发展，稳步开展氢能试点示范，重点发展可再生能源制氢，拓展氢能应用场景。

　　地方层面，广东出台行动计划，加快培育氢气制储、输运、加注以及氢燃料电池装备制造、低碳零碳工业应用的“制储输用”全产业链;内蒙古允许在化工园区外建设太阳能、风能等可再生能源电解水制氢项目和制氢加氢站，不需要取得危险化学品安全生产许可;山东发布通知对氢能车辆免收高速过路费，试行两年……截至2024年1月，我国发布超过438个地方氢能相关政策，覆盖29个省(自治区、直辖市)、超过90个地级市，其中省级政策数量达113个，涉及氢能相关技术创新、氢能供应、基础设施建设、应用场景支持等。其中，氢能在交通领域的应用，是产业发展初期商业化及降本的重要突破口。

　　氢燃料电池现阶段在交通端的优势应用领域主要集中在大功率、重载、长续航里程的公交、重卡、冷链物流、市政专用等车辆，再逐步推广到船舶、航空等领域。王海江院士表示，燃料电池汽车关键材料、部件的国产化，大功率燃料电池系统的探索，高压气态或液态储氢系统、冷启动及热管理技术，都是我国氢燃料电池汽车行业目前的重点攻关方向。

　　氢能制备、储运及应用有机结合是氢能迅速走向规模化、商业化的关键。有专家表示，目前氢能在实际的应用规模较小，氢能产业链降本及绿色发展还面临不少痛点难点。比如，大规模低成本制绿氢上存在技术难题;大规模跨季节储能引用的技术、成本、商业模式问题尚未解决;氢气储运相关技术、标准、法规暂未完善，都成为氢能规模化发展的掣肘，还需要上下游企业及科研机构齐心协力进行突破。

　　氢之难

　　深圳明确氢能与燃料电池产业的战略性地位，紧抓产业发展窗口。

　　2021年，深圳提出将氢能与燃料电池作为战略性新兴产业重点领域进行布局发展;同年出台《深圳市氢能产业发展规划(2021-2025)》，按照规划，到2025年在应用示范推广上，实现氢能在交通运输、分布式发电、前沿新兴及交叉等领域的应用示范，其中示范燃料电池车辆不少于1000辆，建设加氢站不少于10座，分布式能源、热电联供及备用电源应用不少于100套、氢能船舶1-3艘、氢能无人机不少于100架;2022年，出台“20+8”产业政策，明确氢能作为战略性新兴产业集群重要组成，重点部署氢能产业培育工程。

　　深圳市氢能与燃料电池协会秘书长张祎莹表示，通过对深圳市产业链的梳理，深圳氢能产业发展具有良好的基础和较强的创新能力，但也面临氢气供应及基础设施不足、产业聚集不明显等短板和挑战。深圳可通过加强统筹谋划、协调推进全市氢能产业发展，进一步完善基础设施，加大力度构建稳定氢气供应网络，优化解决加氢站、氢储运等涉氢项目审批流程，完善燃料电池汽车、加氢站等购置和运营补贴机制，加大氢能和燃料电池在深圳的试点示范和应用推广力度。(深圳特区报记者 闻坤)