6月26日，我國首部《中國氫(qing)能源(yuan)及(ji)燃料電池產業(ye)白(bai)(bai)(bai)皮(pi)書》（以下簡稱(cheng)《白(bai)(bai)(bai)皮(pi)書》）正(zheng)式(shi)發布。《白(bai)(bai)(bai)皮(pi)書》指出，氫(qing)能將成為(wei)中國能源(yuan)體(ti)系的重要組成部分。
《白(bai)皮書》預計，到2050年，氫(qing)能在中國能源體系(xi)中的占比約(yue)為10%，氫(qing)氣需求量接近(jin)6000萬噸，年經(jing)濟產(chan)值超過10萬億元(yuan)；全國加氫(qing)站達到1萬座以(yi)上(shang)，交通(tong)運(yun)輸、工(gong)業等領域將實(shi)現氫(qing)能普及(ji)應用，燃料電池車產(chan)量達到每年520萬輛。
不(bu)僅是中國，全(quan)球現在(zai)(zai)(zai)都(dou)在(zai)(zai)(zai)對氫(qing)能產業加速布(bu)局。然而，就(jiu)在(zai)(zai)(zai)氫(qing)能當紅時(shi)，當地時(shi)間6月(yue)10日(ri)，位(wei)于挪(nuo)威(wei)首都(dou)奧斯陸郊外的一(yi)座加氫(qing)站發(fa)生爆炸，并引(yin)發(fa)連鎖反應，目前，豐田和現代汽車都(dou)已(yi)宣布(bu)停止(zhi)在(zai)(zai)(zai)挪(nuo)威(wei)銷(xiao)售氫(qing)燃料電池(chi)汽車。
對(dui)此(ci)，有人將(jiang)氫能(neng)稱為最有可能(neng)成為新能(neng)源(yuan)革命的“灰犀牛(niu)”。因為灰犀牛(niu)雖體型笨重、反應遲緩(huan)，但(dan)一旦它向(xiang)你(ni)狂奔而來，卻會使你(ni)猝不及防(fang)，直接被撲倒在地。
那(nei)么，面對氫能這(zhe)頭“灰(hui)犀牛”，我們做好準備了嗎？
危(wei)險性是可(ke)控的
不管從哪個角度看，氫(qing)能都很“火”。一方面(mian)，氫(qing)能作(zuo)為零排放能源(yuan)，被(bei)視作(zuo)21世紀最(zui)具發展潛力的清(qing)潔能源(yuan)；另(ling)一方面(mian)，接連爆炸(zha)也讓氫(qing)燃料電池汽車(che)的安(an)全性再成焦(jiao)點。
那么，氫能來了，安全(quan)性(xing)會(hui)成為(wei)掣(che)肘嗎？
“氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)是可(ke)燃(ran)性氣(qi)(qi)(qi)體，當(dang)它與(yu)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)混(hun)合在(zai)4%~74%，可(ke)產(chan)生(sheng)燃(ran)燒和爆(bao)炸；氫(qing)的點火能量極(ji)低，僅0.02毫焦。但是，氫(qing)在(zai)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)擴散(san)極(ji)快，所以在(zai)露天環境下，氫(qing)比汽(qi)油(you)、天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)更安(an)全(quan)。”中(zhong)國(guo)工程院院士(shi)、中(zhong)國(guo)科學院大連化學物理研究所研究員衣(yi)寶廉在(zai)接受采(cai)訪時說，“天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)與(yu)氫(qing)有一定相似(si)性，均(jun)(jun)易燃(ran)易爆(bao)，密度也均(jun)(jun)小于空(kong)氣(qi)(qi)(qi)，運行模式(shi)也是高壓氣(qi)(qi)(qi)態(tai)。現在(zai)中(zhong)國(guo)有近(jin)萬(wan)座天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)加氣(qi)(qi)(qi)站，有近(jin)650萬(wan)輛天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)汽(qi)車，均(jun)(jun)處在(zai)安(an)全(quan)可(ke)控條(tiao)件下運行。”
對于(yu)大(da)眾最擔憂的氫(qing)(qing)燃(ran)料電池車的安(an)全(quan)性，衣寶廉表示(shi)，氫(qing)(qing)儲存在(zai)高(gao)壓(ya)氣瓶內(nei)(nei)，這種帶(dai)組合閥（包括安(an)全(quan)泄壓(ya)閥）的碳纖(xian)維纏繞氣瓶已經過火(huo)燒、槍擊實驗，均不產生爆炸現象(xiang)。在(zai)車內(nei)(nei)發動機室(shi)、乘客室(shi)、駕駛員室(shi)等也均安(an)裝氫(qing)(qing)氣報警器，確(que)保安(an)全(quan)。另外，燃(ran)料電池堆(dui)的每節電池的氣室(shi)內(nei)(nei)的氫(qing)(qing)都很少，在(zai)幾毫升數(shu)量級，一旦電池的隔膜破碎，只要系統能及時切斷氫(qing)(qing)源，電池也不會(hui)爆炸、起(qi)火(huo)。
“韓國現代的NEXO燃(ran)料電(dian)池車在(zai)2018年順利通過歐盟(meng)新車安(an)全(quan)評鑒協(xie)會碰(peng)撞測試，獲得碰(peng)撞安(an)全(quan)5顆星，這也(ye)充分說明燃(ran)料電(dian)池車是安(an)全(quan)的。”衣寶(bao)廉(lian)進一步(bu)舉例(li)稱。
他也(ye)(ye)同時強(qiang)調，與氫(qing)(qing)打交道一定嚴防氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)泄(xie)漏(lou)，即使在(zai)露天(tian)環境下也(ye)(ye)是如(ru)此。在(zai)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)輸運和(he)充裝(zhuang)過程中(zhong)，要(yao)(yao)檢(jian)查充裝(zhuang)接(jie)口和(he)管道接(jie)口，確保(bao)密封良好，最好還要(yao)(yao)安(an)(an)裝(zhuang)氫(qing)(qing)濃度報警器。除嚴防氫(qing)(qing)泄(xie)漏(lou)外，還要(yao)(yao)控制氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)流(liu)速，避(bi)免靜電和(he)火(huo)源。對(dui)壓(ya)力(li)容器，均(jun)要(yao)(yao)安(an)(an)裝(zhuang)安(an)(an)全閥等(deng)超壓(ya)的泄(xie)壓(ya)裝(zhuang)置。
“只要嚴格按規程操作，氫的儲運與加氫站都是安全的。”衣寶廉表示，“建立規范標準并嚴格執行，氫的危險性是可控的，并且小于汽油和天然氣。”
儲運是“卡脖子”環節
實際上，氫能產業鏈主(zhu)要包括了三個環節——上游制氫、中游儲氫和運氫、下(xia)游用氫，而目前整個產業鏈最大的弱點并不(bu)是安(an)全性問題，而是中間的儲運環節。作為氫能大規(gui)模(mo)發展的基礎，儲氫技術的發展將直接影響氫燃(ran)料電池(chi)汽車(che)的推進(jin)(jin)進(jin)(jin)程(cheng)。
《白皮書》給(gei)出的一組數據對比就十分明(ming)顯：我國氫(qing)能制儲、加氫(qing)基礎設施、燃料電池及應用(yong)三個(ge)環節企業占比分別為48.5%、9.7%、41.8%。
實際上，對于加(jia)氫站建設(she)來說(shuo)，早(zao)就出現了(le)“外熱內冷”的現象。截至(zhi)2018年底，我國已建成(cheng)的加(jia)氫站僅有23座(zuo)。加(jia)氫站審(shen)批流(liu)程復雜、盈利能力(li)有限、回報周期長都成(cheng)為其前(qian)行的“攔路虎(hu)”。
對此，衣寶(bao)廉(lian)建議，應(ying)通過加(jia)(jia)強加(jia)(jia)氫(qing)站(zhan)關鍵材(cai)料、核心部件及技術國產化，進一步降(jiang)(jiang)低(di)加(jia)(jia)氫(qing)站(zhan)建設成(cheng)本。另外，發展有機化合(he)物(wu)（含烯(xi)烴、炔(gui)烴鍵的(de)(de)烴類或雜(za)環化合(he)物(wu)）吸氫(qing)和脫氫(qing)技術，用(yong)于氫(qing)的(de)(de)儲(chu)運(yun)，降(jiang)(jiang)低(di)氫(qing)的(de)(de)儲(chu)運(yun)成(cheng)本和提高儲(chu)運(yun)的(de)(de)安全性。通過上述措施，要將(jiang)每公(gong)斤氫(qing)的(de)(de)售價降(jiang)(jiang)到40元以下，使得燃料電(dian)池(chi)車的(de)(de)運(yun)行成(cheng)本與燃油車相當。
而從儲氫技術(shu)的(de)角(jiao)度，中國科(ke)學院院士(shi)、清華大(da)學教授歐(ou)陽明高指出：“從儲氫瓶開始到加氫站(zhan)，氫運輸、儲存等所有的(de)技術(shu)還都停留在100年前的(de)工(gong)藝水平(ping)，能效偏(pian)低、成本(ben)偏(pian)高。”
在歐陽明高看來，氫的儲運是氫燃料電池汽車現在最大的難點。如果儲氫技術不變革，效率提不上去，成本降不下來，氫能就很難真正成為“灰犀牛”，因為它太慢了。因此，要找到一個經濟、高效、可行的儲運模式，是氫能當前發展的關鍵。
技術仍(reng)需(xu)大變革
歐陽明高(gao)強調，燃(ran)料(liao)電(dian)池比(bi)動力電(dian)池的(de)發展大概(gai)晚十年，氫能又(you)比(bi)燃(ran)料(liao)電(dian)池的(de)發展晚，所以當前最重要的(de)是(shi)氫能技術(shu)、產業(ye)和政策全方位(wei)發展。
實際(ji)上，除(chu)了儲氫(qing)，制(zhi)氫(qing)技術現在用(yong)的也(ye)是多年前(qian)(qian)的工藝。目(mu)前(qian)(qian)國內(nei)氫(qing)能(neng)(neng)(neng)生(sheng)產(chan)方式主要有(you)煤制(zhi)氫(qing)、天然(ran)氣制(zhi)氫(qing)和(he)工業(ye)副產(chan)氫(qing)，其(qi)中工業(ye)副產(chan)氫(qing)追溯(su)其(qi)上游一次能(neng)(neng)(neng)源主要還是煤和(he)天然(ran)氣。因此，目(mu)前(qian)(qian)國內(nei)氫(qing)能(neng)(neng)(neng)生(sheng)產(chan)主要還是依靠化石能(neng)(neng)(neng)源，而電解水制(zhi)氫(qing)僅(jin)占2%~4%，所占份(fen)額十分(fen)有(you)限。
在(zai)中國科學院(yuan)院(yuan)士、中國石油勘探開發研(yan)究院(yuan)副院(yuan)長鄒才能看來(lai)(lai)，太陽能的電解(jie)水制(zhi)氫可能是未來(lai)(lai)大規模綠(lv)色制(zhi)氫的最主要方式(shi)。衣寶廉則建議(yi)最大限度地利(li)用(yong)氯堿等工(gong)業的副產氫，同時還(huan)可以(yi)在(zai)解(jie)決二氧化(hua)碳封存(cun)或利(li)用(yong)的前提下發展劣(lie)質煤制(zhi)氫。
從長遠(yuan)角度，《白皮書》預(yu)計，2050年左右氫氣(qi)(qi)年均需求約6000萬噸，中(zhong)國能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)結構從傳統化石能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)為主轉向以可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)為主的多元格局，可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)電解水制(zhi)氫將成(cheng)為有效(xiao)供(gong)氫主體，煤制(zhi)氫配合二氧化碳捕獲和(he)封存技術（CCS）、生物制(zhi)氫和(he)太陽能(neng)(neng)光催化分(fen)解水制(zhi)氫等技術成(cheng)為有效(xiao)補充，整(zheng)體氫能(neng)(neng)供(gong)給充裕，并可實(shi)現(xian)千萬噸級(ji)綠色(se)氫氣(qi)(qi)出口。
而對(dui)于氫能燃(ran)料電池技術來說，近年來雖然取得了(le)(le)長(chang)足(zu)的(de)發(fa)(fa)展，但關鍵材料、核心部件的(de)批量(liang)生產(chan)技術尚未形成，催(cui)化劑、隔膜、碳(tan)紙、空壓機、氫氣循環泵等仍主要依靠進口，這嚴重制(zhi)約了(le)(le)我(wo)國氫能燃(ran)料電池產(chan)業的(de)自主可控(kong)發(fa)(fa)展。
衣寶(bao)廉表示，首先要實現(xian)燃料(liao)(liao)(liao)電(dian)池關鍵材料(liao)(liao)(liao)和(he)部(bu)件的(de)(de)產業化，如電(dian)催化劑(ji)、質子交換膜(mo)、雙極(ji)板和(he)MEA、空壓機、氫(qing)氣循環泵、70兆(zhao)帕(pa)氫(qing)瓶等，降低燃料(liao)(liao)(liao)電(dian)池堆(dui)和(he)發(fa)動機的(de)(de)成本(ben)。同時，還要提高燃料(liao)(liao)(liao)電(dian)池電(dian)堆(dui)的(de)(de)體積比(bi)功率，達(da)到每立升3~4千瓦(wa)，減少電(dian)堆(dui)用料(liao)(liao)(liao)、達(da)到每千瓦(wa)的(de)(de)鉑(bo)用量小于(yu)0.2克，大幅度降低燃料(liao)(liao)(liao)電(dian)池電(dian)堆(dui)成本(ben)。
“總(zong)之，通過燃(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)電(dian)池(chi)(chi)生產(chan)線的(de)建立和技(ji)術進(jin)步(bu)，降低燃(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)電(dian)池(chi)(chi)車(che)的(de)成本，2025~2030年可以實現燃(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)電(dian)池(chi)(chi)車(che)的(de)運行成本與鋰離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)車(che)持(chi)平(ping)。”衣(yi)寶(bao)廉說。與此同時，氫(qing)能燃(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)電(dian)池(chi)(chi)技(ji)術標(biao)準體系(xi)也亟待完(wan)善，建立完(wan)整的(de)材料(liao)(liao)(liao)、部件、系(xi)統的(de)有(you)效檢測體系(xi)，為氫(qing)能燃(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)電(dian)池(chi)(chi)的(de)技(ji)術發展、產(chan)品應用提供基礎保障。
