“氫能是多能源傳輸和融合交互的紐帶，是未來清潔低碳能源系統(tǒng)的核心之一。氫能燃料電池技術(shù)正成為全球能源技術(shù)革命的重要方向和各國未來能源戰(zhàn)略的重要組成部分。”中國電動(dòng)汽車百人會(huì)燃料電池分論壇上，中國汽車工程學(xué)會(huì)常務(wù)副理事長兼秘書長張進(jìn)華如是說。

《“十三五”國家新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中明確強(qiáng)調(diào)，要系統(tǒng)推進(jìn)燃料電池汽車研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，這表明了國家對(duì)于燃料電池汽車發(fā)展的支持和肯定。論壇上，多位燃料電池領(lǐng)域的行業(yè)專家從成本、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)前景等方面探討了氫燃料電池汽車的發(fā)展。

氫能產(chǎn)業(yè)打下基礎(chǔ)

氫能燃料電池首先需要回答的疑問是，推動(dòng)新能源汽車發(fā)展重點(diǎn)是插電式和純電動(dòng)，還有必要做氫能燃料電池嗎？張進(jìn)華認(rèn)為，氫能燃料電池由于續(xù)時(shí)里程、加氫速度、成本優(yōu)勢，決定它在重載、長距離、大型的車輛中一定會(huì)有重要應(yīng)用?！?020年后，特別是財(cái)稅政策調(diào)整后，這種趨勢會(huì)更加明顯?！?/p>

另一方面，氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)模擴(kuò)大也為氫燃料電池發(fā)展打下基礎(chǔ)。據(jù)中國工程院院士干勇介紹，目前山東結(jié)合高速服務(wù)區(qū)的全省的加氫站網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始布局，并開始打造中國氫谷，并設(shè)立500萬元的中國氫谷創(chuàng)新發(fā)展基金打造氫能源的運(yùn)營示范區(qū)規(guī)劃，現(xiàn)在已經(jīng)開始頂層設(shè)計(jì)?！斑@不是以一家企業(yè)為主體，而是一個(gè)整體的規(guī)劃，這樣氫能源和燃料電池的企業(yè)才能健康發(fā)展?！?/p>

據(jù)干勇介紹，山東的高速公路由兩家國有企業(yè)完全占有，120個(gè)高速公路服務(wù)站都可以建立加氫站，所以回收氫、儲(chǔ)氫和運(yùn)氫可以系統(tǒng)進(jìn)行。這為發(fā)達(dá)的物流專用的氫燃料電池車創(chuàng)造了條件。

氫能是無污染、零排放的綠色能源，但拿什么來制氫才是能影響能源結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。中國工程院院士杜祥琬曾表示，要規(guī)模用氫，首先要解決規(guī)模制氫的問題。如果用高碳排放的方式制氫，顯然違背了用氫的初心。要發(fā)展氫能，首先要有足夠的可再生能源。

中國工程院院士顧大釗介紹，神華能源現(xiàn)有的煤氣化設(shè)施，如果全部用來制氫，每年可生產(chǎn)氫氣400萬噸，可以為4000萬輛燃料電池乘用車供氫。為了解決煤制氫會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳的問題，神華在鄂爾多斯已經(jīng)成功進(jìn)行了30萬噸二氧化碳的CCS（二氧化碳的捕捉和封存），技術(shù)上沒有問題。

清華大學(xué)教授李建秋預(yù)測，到2020年國內(nèi)的燃料電池汽車大概是萬輛級(jí)的規(guī)模，下一步清華大學(xué)要開展的工作，主要是在基礎(chǔ)設(shè)施當(dāng)中氫電互動(dòng)跟車輛端的氫電互動(dòng)協(xié)同發(fā)展，在氫能源比較富足的城市推廣燃料電池汽車。此外，李建秋希望各個(gè)地方要因地制宜，在有氫氣富余的地方、氫基礎(chǔ)設(shè)施比較好的地方推廣。

技術(shù)之爭與人才缺失

“氫燃料電池工作原理就是氫氣和氧氣變成水放出電來，但是轉(zhuǎn)換過程需要有合適的壓力?！蔽錆h理工大學(xué)教授潘牧表示，燃料電池在什么壓力下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，目前有兩種技術(shù)路線：一個(gè)是高壓下，需要兩個(gè)大氣壓到三個(gè)大氣壓；另外一個(gè)就是低壓，幾乎接近常壓的技術(shù)路線。

“高壓的系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)是峰壓越高化學(xué)反應(yīng)速度越快、功率越高，豐田的Mirai就采用了這樣的技術(shù)。低壓系統(tǒng)反應(yīng)慢一點(diǎn)，體積大一些，但是也帶來了結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)?！迸四帘硎尽?/p>

而兩種路線也存在技術(shù)之爭。中國在2000年到2010年十年間的燃料電池汽車發(fā)展中，由于缺乏高壓風(fēng)機(jī)技術(shù)，而放棄了高壓路線?！案邏合到y(tǒng)需要高壓壓縮機(jī)，要足夠小以便裝在汽車?yán)锩?，這是非常難的技術(shù)?！迸四琳f，近幾年國家示范車輛都是用的低壓技術(shù)路線來做，“從長期來看，要把燃料電池裝到小轎車、乘用車?yán)锶?，用低壓路線是不行的，必須開發(fā)高壓路線”。

技術(shù)路線之外，氫燃料電池行業(yè)的另一個(gè)瓶頸是人才。早在兩年前李建秋就向北京市科委建議，希望通過科委支持，支持高校催化劑材料項(xiàng)目立項(xiàng)，“讓老師把學(xué)生帶出來”。

“目前，已有專門支持高校做機(jī)理分析和電堆設(shè)計(jì)的項(xiàng)目立項(xiàng)。課題雖然不大，也不可能做到產(chǎn)業(yè)化，但主要的目標(biāo)是讓這些高校為行業(yè)培養(yǎng)人才。”李建秋表示，以前汽車系培養(yǎng)的人主要是以發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、傳動(dòng)、底盤這方面的人為主，但是現(xiàn)在搞動(dòng)力學(xué)的學(xué)生也需要增加電化學(xué)這一領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，具體包括催化劑載體、膜和膜電極等。

扶持政策研究

優(yōu)勢與瓶頸并存的情況下，如何推進(jìn)氫燃料電池的發(fā)展？2017年，科技部委托中國汽車工程學(xué)會(huì)組織國內(nèi)相關(guān)企業(yè)研究機(jī)構(gòu)，開展了氫能燃料電池扶持政策研究工作。

“技術(shù)是關(guān)鍵。”張進(jìn)華介紹扶持政策建議時(shí)說，要?jiǎng)?chuàng)新研發(fā)組織模式，突破關(guān)鍵核心技術(shù)。技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新和突破是推動(dòng)氫能燃料電池技術(shù)進(jìn)入市場的核心驅(qū)動(dòng)力，是培育和發(fā)展燃料電池汽車首要任務(wù)。

產(chǎn)業(yè)鏈培育仍然是重要的任務(wù)?！爱a(chǎn)業(yè)鏈缺失嚴(yán)重，除了關(guān)鍵零部件，輔件都嚴(yán)重缺失，因此，要抓關(guān)鍵領(lǐng)域，補(bǔ)短板環(huán)節(jié)，培育壯大產(chǎn)業(yè)鏈?！睆堖M(jìn)華表示。

另外，要大力推進(jìn)示范應(yīng)用，以點(diǎn)帶面，有序推進(jìn)示范應(yīng)用。“我們也不主張大家一窩蜂全上，在有資源優(yōu)勢和應(yīng)用需求的區(qū)域開展系統(tǒng)的示范，驗(yàn)證技術(shù)商業(yè)模式?！睆堖M(jìn)華說，建立氫能供給系統(tǒng)，也需要科學(xué)布局、因地制宜，根據(jù)資源特色和優(yōu)勢，制定氫能供給模式。

“對(duì)于氫能燃料電池在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，中國一定會(huì)起至關(guān)重要的作用，如果中國做起來，那將推動(dòng)全球的發(fā)展。如果中國的氫能燃料電池在交通領(lǐng)域不能形成主流技術(shù)，全球有可能步伐延遲?！睆堖M(jìn)華說，要大力推進(jìn)國際化，整合對(duì)接國際資源。中國要推動(dòng)燃料電池的應(yīng)用需要國際資源的合作與支持。

張進(jìn)華介紹，中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)2017年發(fā)起成立了國際氫能燃料電池協(xié)會(huì)，該協(xié)會(huì)定位于覆蓋氫燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈、推進(jìn)燃料電池商業(yè)化的非政府國際組織，在中國發(fā)起，但不限于中國。希望有志于燃料電池技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化方面工作的專家和機(jī)構(gòu)聯(lián)合起來，共同推進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)也是氫燃料電池產(chǎn)業(yè)非常重要的制約因素。目前從車輛到關(guān)鍵零部件本身法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)不健全，特別是從制氫、儲(chǔ)氫到加氫站，程序不明確。加氫站嚴(yán)重欠缺，目前加氫站都是各地在做，標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的突破至關(guān)重要。

最后，還要加強(qiáng)公眾宣傳教育?！凹訌?qiáng)宣傳至關(guān)重要，現(xiàn)在有些官員仍然認(rèn)為氫與不安全畫等號(hào)，進(jìn)行科學(xué)普及至關(guān)重要?！睆堖M(jìn)華表示。

作者：中國科學(xué)報(bào) 貢曉麗