氢能能否承担能源转型之重载？

氢气是大家都比较熟悉的一种化学物质，氢能自去年开始在中国迅速升温，有的地方提出要建设氢谷，有的提出要建设氢都、氢城、氢产业园等等，据国家能源局掌握的情况已有12个省区市、35个地市开展了氢能规划，据工信部掌握的情况全国已建加氢站60多座、氢燃料电池汽车已有7000多辆。面对能源安全、环境保护等压力，发展氢能已成为全球能源转型的共识，我国承诺2030年碳达峰、2060年碳中和以后，为应对碳减排的新要求，发展氢能的热情更加高涨。

1、氢能正成为发达国家未来能源转型之重要方向

氢能作为零碳能源，在解决能源危机、气候变暖和环境污染等方面可以发挥重要作用，有学者提出“氢能是21世纪的终极能源。美国、德国、日本等发达国都有过非常大的氢能发展规划，最近美国能源部国家可再生能源实验室发布，到2050年，美国对氢的需求可能会从今天的1000万吨增加到每年2200万吨至4100万吨，预测如果算上燃料电池汽车等相关产品的收入，届时总市场潜力将达到11万亿美元。

欧洲氢能概念正在迅速兴起，欧盟委员会认为氢在欧洲能源结构中所占的比例将从2019年的不到2%增长到2050年的13%~14%，德国和法国官方都在建设氢能基地积极开展试验。

法国政府近日公布了国家氢能源计划，将在未来10年内投资72亿欧元推动氢能源生产与应用，包括大规模建设安装水电解装置、促进交通工具使用氢燃料电池等。并逐步构筑以法国技术为核心并覆盖全球的氢能产业链，法国政府将召集国内所有氢能源上下游企业参与组建“法国国家氢能委员会”，法国有一批很有实力的企业集团正在主攻氢能源，法液空主攻氢气生产，法国燃气集团主攻天然气网络注入氢气，法国电力集团和道达尔集团主攻氢气储运技术，阿尔斯通公司研制了全球唯一投入商业运营的氢动力火车，空客还计划2035年推出氢能客机，巴黎的氢能源出租车今年底将超过600辆。

英国刚刚公布了绿色工业革命“十点计划”，其中氢能到2030年，实现5吉瓦的低碳氢能产能，供给产业、交通、电力和住宅，在十年内建设首个完全由氢能供能的城镇。日本《氢能基本战略》、丰田的氢燃料电池汽车销售已过万辆，韩国《氢经济发展线路图》，澳大利亚能源部最新出台的“技术投资路线图”中，氢气被列为优先项目，包括由丰富的风能和太阳能等可再生能源生产的“绿氢”，由天然气生产的“蓝氢”等，这些国家都从国家层面制定了氢能产业发展战略规划及路线图。

2、氢能发展离不开化工材料之关键

我国目前是最大的氢气生产国，据统计年产量约2500万吨，约占世界总产量的40%，目前主要用于工业用氢，其获得方式约95%依靠化石资源生产，这是目前工艺最成熟、经济上也过关的成熟工艺。氢若作为能源使用，其发展和应用的产业链包括制氢、运氢、储氢、加氢和氢燃料电池汽车多个环节，化工领域的人们都熟悉，运氢、储氢、加氢站等所需材料都与化工材料及其复合材料密切相关(如碳纤维复合材料氢气瓶)，氢燃料电池汽车要正常行驶，氢燃料电池的质子膜、催化剂等关键材料更是化工材料。

作为氢能产业链的关键和基础环节是制氢，无论是现在大规模工业应用的化石燃料(煤、天然气或石油)制氢、电解水制氢、生物质气化、还是特殊场景应用的甲醇制氢、氨分解制氢，这些都是通过化学法、并使用催化剂来获得氢气，这些氢气的提纯以及工业副产氢气(氯碱、焦炉气、合成氨驰放气)的回收与提纯都是依靠化学方法实现，所以氢能的发展首先有赖于化工技术和化工材料的重要支撑与保障。

3、创新是氢能承载未来能源转型之瓶颈

氢能之所以成为人们能源转型所关注的焦点，就是因为氢能是清洁能源，使用以后只生成水，没有任何污染、对环境和大气不产生任何危害物质，即所称零碳能源，才有人预言“氢能将成为人类21世纪的终极能源”。

能不能成为终极能源呢？恐怕还有很长的创新之路需要跨越。就第一个环节制氢来说，目前技术成熟、经济可行的、大规模工业化生产工艺都是以化石资源为原料，无论是以煤为原料还是以天然气为原料，都会排放大量的温室气体二氧化碳，据测算煤制氢的二氧化碳排放量是1：11，天然气制氢的二氧化碳排放量是1：5.5，石油制氢的二氧化碳排放量是1：7，因此有人定义化石资源制氢、尤其是煤制氢获得的是“灰氢”，天然气制氢获得的属于“蓝氢”。

目前制氢另一个成熟工艺是电解水制氢，如果在我国以煤电为主(占60%~70%)的能源结构来看，获得电能的过程已经排放大量二氧化碳，用这样的电电解水所获得的氢作为能源，全产业链看也不属于清洁能源、不是“绿氢”；只有光伏、风电等可再生能源电解水所获得的氢才属于“绿氢”，才称得上是清洁能源。实际上目前的电解水制氢还有一个成本问题，电解水制氢的耗电量是每公斤氢需56度电，按0.3元/度电价计1公斤氢仅用电成本就是16.8元。我11月9日在宁东基地的宝丰能源调研，他们正在建设用光伏电电解水制氢，一期是8000万m³/年，他们计算的成本是1.54元/m³、即16.94元/公斤。

所以，当前很多地方鼓励氢燃料汽车试点的政策，不仅对购置车辆有不菲的补贴，而且加氢每公斤也补贴14~20元不等。目前现有的工业副产氢气，如氯碱装置、焦炉气以及丙烷脱氢等副产氢回收提纯以后，作为实验和试点示范氢能比较现实。

实际上氢作为清洁能源、甚至是终极能源的可行来源，应该是太阳光分解水获得氢技术的成熟和产业化，这是世界关注的重大创新项目，我国也在实验室研发，关键是催化剂。三菱化学已经研发了18年，去年能效转化率已达4.8%，三菱化学首席技术官预测能效转化率达10%，经济上即可过关。欧洲化学工业理事会预测：太阳光分解水将在2040年以后开展示范。除了制氢技术方面的创新，运氢、储氢、加氢及其氢燃料电池等各个环节的关键材料，也有很多需要创新的内容(新型材料及其质量、成本等)，所以创新是氢成为清洁能源、能否大规模应用的瓶颈，相信随着技术的进步，这些问题都将逐一得到解决。

4、氢能发展须国际合作之路径

氢能得到人们的重视、并作为清洁能源重点发展，是为了推动能源转型，能源转型的主要目的是应对气候变暖，关键是碳减排。据测算目前全球每年二氧化碳的排放量约331亿吨，要实现本世纪末气温升高控制在1.5摄氏度以内，氢能成为关注与发展的焦点，与应对气候变化、碳减排以及碳达峰、碳中和，都需要人类的共识和我们的共同行动。

欧洲的合作走在了前头，欧盟已有14个成员国制定了氢能发展规划，同时积极谋求相互合作，由250家公司和研究组织成立了欧洲氢能源联盟，并呼吁到2030年之前，要投资550亿欧元(650亿美元)建设300万吨的氢气产能。最近有报道，德国与澳大利亚已签署协议，就氢合作的潜力展开联合可行性研究，其中包括两国之间氢供应链的未来发展，主要是希望利用澳大利亚的风能和太阳能发电厂产出氢能出口到德国，以帮助德国尽快淘汰煤炭的使用。德国联邦教研部表示，到2030年德国的氢气需求约300万吨，其中15%预计将来自国内，其余将需要进口，按照全球标准澳大利亚具有极好条件，能低成本高效益生产“绿氢”的国家，将作为德国的长期合作伙伴发挥重要作用。日本也在寻求与澳大利亚在氢能方面的合作，在澳大利亚建褐煤制氢装置，氢输往日本、二氧化碳注入海底。

在目前很多地方很多单位、甚至很多投资基金都在把氢能作为投资重点、甚至是热点的时候，希望氢能这个新的领域能够积极稳妥的发展、氢能产业健康可持续发展，也希望各地几百亿、上千亿产值的氢能产业规划都能够顺利实施和落地，特别是希望通过创新真正有效地推动我国的能源转型和能源革命，为我国的能源安全和碳中和目标的实现做出应有的贡献！