彭蘇萍院士：全球正進入「氫2.0」時代

現狀

氫能作為全球能源技術革命和產業發展的重要方向，各國氫能發展各具特色，不同的發展目標決定了不同的技術路線和發展模式。

日本發展氫能目標為解決國家能源安全問題；澳大利亞以出口氫氣，發展氫能貿易為主；歐洲發展氫能以工業脫碳為目標；美國氫能產業主要以固定式發電為主，保障電力供給可靠性；韓國主要發展氫燃料電池汽車；中國主要聚焦於改善能源品質。

截至去年年底，全球「純氫」產量7500萬噸/年，主要用於化工精鍊、合成氨等領域。我國作為世界上最大的制氫國，2022年氫氣產量約3353萬噸，氫氣供需格局保持穩定，化工及煉化用氫快速增長。從制氫路線來看，美國氫氣主要通過無CCS技術的天然氣製成；我國以煤制氫為主，2022年占比56.2%，其次分別為天然氣制氫和工業副產氫，合計占比74.0% 。

高溫固體氧化物電解制氫（SOEC）技術具有獨特優勢，是電解制氫的重要發展方向。SOEC高溫運行，效率最高，能耗最低，不需要貴金屬；可利用高溫餘熱，提升能源利用效率；還可實現水和CO2共電解，製備甲醇等能源化工產品等。

2021年7月，美國Bloom Energy正式公布SOEC產品，宣稱是最節能的SOEC系統效率>80.7% ；2021年5月，德國Sunfire對225 千瓦電解槽模塊成功進行試運營；Topsoe A/S是全球化工和煉油行業高性能催化劑和專有技術的領導者，將在丹麥赫寧(Herning)建造世界上最大的固體氧化物電解池(SOEC)電解槽製造工廠。以每年500兆瓦的產能，並可選擇擴大至5吉瓦。2021年4月，NASA採用SOEC實現了利用大氣中的二氧化碳制氫的計劃。

截止2022年底，全球共有727座在營加氫站，我國在營245座（建成358座）。我國供氫產業的社會投入強度顯著提升，加氫站數量和規模持續增長，除西藏、青海、甘肅外，實現了加氫站全覆蓋。

氫的轉化方式是燃燒電池，燃燒電池的轉化效率高。燃料電池出貨類型以質子交換膜燃料電池（PEMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）為主，車用和固定式發電應用是目前兩大熱點。截止2022年底，全球氫燃料電池汽車保有量達67,315萬輛，國外基本都是以乘用車為主，商用車為輔；我國燃料電池汽車主要是商用車，截止到2022年底，保有量達到12,682輛。

從固定式燃料電池發電產業動態來看，電力領域是目前除交通應用外發展最好的領域。燃料電池可在固定發電、備用電源等多個領域得到應用。固體氧化物燃料電池（SOFC）發電的國內產業發展來看，中國礦業大學（北京）作為依託單位，完成第一個SOFC方向國家「973計劃」項目,承擔了國家重點研發計劃、「973」、「863」，中美、中瑞、中丹國際合作、中國工程院戰略諮詢（重大及重點）、北京市未來科學城建設專項、山西省煤基重點科技攻關等二十餘項國家及省部級科研項目，目前已突破SOFC/SOEC關鍵材料-器件-模塊-系統的系列關鍵技術， 實現了千瓦級電堆的批量化生產。

氫能不利於存儲、液化成本高等難題限制了氫能遠距離輸送，全球正進入「氫2.0」時代，氫能產業向綠氨、綠色甲醇、天然氣管網摻氫等方向發展。美國、日本、阿聯、澳大利亞等國已將「氨」納入其政府能源戰略；中國作為傳統合成氨生產大國，在綠氨生產和氨能利用方面正在積極發力。「氫經濟」與「甲醇經濟」是能源革命的重要組成部分。

戰略思考

未來10-20年將是我國氫能源與燃料電池產業發展的重要機遇期，需緊密聯繫我國能源發展實際，從戰略、政策、技術、資金、國際合作等方面積極謀劃，通過改革創新破解發展難題，助力實現氫能源與燃料電池高質量發展。

為了更好的保障發展，有以下幾項措施。第一，加強氫能源與燃料電池產業發展頂層設計；第二，建立健全產業政策、安全監管及技術標準體系；第三，加大對氫能基礎設施全產業鏈的補貼政策及金融支持；第四，國有資本應堅持穩妥有序進入、有所為有所不為原則；第五，建立氫能基礎設施關鍵技術攻關與核心裝備自主化的長效機制。

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圖文來源於中國氫能聯盟及網絡等公開渠道

責編 | 盧常佳 編輯 | 張寧

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