文/中國科學院院士、清華大學教授，歐陽明高

　　關于氫能燃料電池，氫能燃料電池今年是一個大熱點，年初“兩會”代表熱議氫能成為媒體的熱點，電池充電加氫基礎設施寫入政府工作報告，2019年被認為是中國氫能的元年。中國工程院發布的全球工程前沿2019，動力電池被提到4次，燃料電池提到2次，氫能與可再生能源提到4次，電驅動、混合電動驅動系統提到2次。

　　我個人認為，氫能是新能源技術體系的重要組成部分。通過氫能把可再生能源發的不穩定的電，通過電解水制氫把它轉換成氫能。所以氫能的合理性取決于它在可再生能源轉型中的大規模能量儲存。小規模、短周期儲存其實锂離子動力電池等已經非常優秀。

　　但是大規模、長周期需要氫能，尤其是中國西北部的這些集中式的，一望無際的光伏和風電，需要大規模、長周期的儲存。另外，氫能有多元化利用需求，不僅僅是車要用，将來發電、航空、供熱、工業原料、農業化肥、甚至醫學、煉鋼等等都要用。

　　從固定式儲能角度看，氫能有幾個優點：第一個，儲氫比電池儲電要便宜。如果車下儲能的話，大概要差一個數量級，因為我一公斤氫是34度電，大家知道再便宜的電池，要是儲能電池怎麼也得800元/千瓦時，目前因為它是長壽命，儲能電池一般要9000次循環壽命，所以一般要1千元/千瓦時以上，而氫能儲能裝置大概儲1千瓦時能量約需100元（當然車載的時候情況不一樣，因為車載由于體積限制加之氫燃料電池發電效率比電力電池儲電效率低，所以會下降到3至5倍）。

　　第二，跟儲電有互補性。電池是高頻雙向調節，氫能是低頻調節，這兩個是互補的。

　　第三，作為商品的屬性更好，比如現在日本從澳大利亞購買液氫。與電比，氫相對作為一個商品屬性會更好。

　　第四儲運方式靈活多樣，有特别不合理的，但是也有合理的，現在在這上面争議很多，比方說長管拖車，不經濟，你要是做管道運氫，建設成本又太高，所以在這兒糾結，當然這就要創新了。比方說我們可以長途輸電、當地制氫。比如西部2000公裡先把電輸到北京附近再制氫，無論在哪裡制氫對電網負荷的調節作用是類似的。現在國家電投已經在做示範。

　　對于燃料電池，日本汽車公司的想法大多是天然氣重整制氫，比如美國家家都有天然氣，他給你賣一個像洗衣機一樣的裝置，在家制氫，而且本田公司搞的制氫裝置出來就是高壓，它是這麼規劃的。而且這個制氫的效率是70%，車上動力系統效率可以到60%，因為燃料電池有效效率大概50%，挺高的。

　　燃料電池的效率也足夠高，日本提了一個很激進的目标，60%到80%，這樣一來技術經濟性就很優異了。但是這需要科學技術的新突破，戰略思維的新理念和商業化的新模式，這個不是一蹴而就的，需要時間。目前發展燃料電池汽車的現實挑戰還是氫能燃料電池全鍊條的技術經濟性。

　　多大的挑戰呢?可以給大家看一個例子，日本氫能燃料電池乘用車技術路線圖，2025年轎車燃料電池 儲氫瓶 電池=5萬元，但是500公裡純電動的動力電池約4萬元，就是說500公裡的車你在2025年就按照樂觀的估計還是沒法跟純電動進行比較的。另外，它的動力系統的總體積會比純電動大，因為它不僅要儲氫、還有燃料電池，加起來的體積會比扁平化的電池體積要大，這樣會擠占乘員的空間。另外，氫燃料電池轎車使用能耗和維保的費用會大大高于純電動，除非你是換電池，2—3元/度，當然貴。但家用純電動車一般不會那麼做，大多數是的在家裡慢充。

　　所以我們要給氫能燃料電池汽車定位。相對而言，氫燃料電池動力系統更适合于長途、大型、高速重載，應用于重型車，即柴油車。而锂離子電池最适合汽油乘用車。有人說你替代柴油機有必要嗎，那才幾輛，大家可别小瞧，雖然柴油車的數量比汽油車少很多，但是柴油消耗的總量，就是車用柴油與汽油消耗總量是差不多的，一輛柴油車至少頂10輛乘用車的油耗，排放總量也差不多，所以意義還是很大的。除此之外，還有輪船、飛機、潛艇、火車、作業機械等。

　　從商用車角度看現在面臨的挑戰還是氫運輸、車載儲氫和加氫站。雖然你儲氫比儲電的成本要低，但是你的體積大。經常有人說氫能是能量密度最高的能源，但是那是重量能量密度，如果是體積能量密度就差不多是最低的了。另外，我們現在建加氫站還是比較貴的，而且對安全要求很高。

　　正是還有這些瓶頸，所以創新非常活躍，當然也有一些僞創新或者僞裝成創新實際騙錢的這種東西也很多，大家也看到這一年來有不少報道。就是因為我們還有挑戰，還不是最優方案，所以各種各樣東西都冒出來了，當然需要創新，但是也要甄别僞創新。

　　最後，我對氫能燃料電池汽車做一個小結。氫能戰略的必要性沒有問題，但現實的技術經濟性也是全球面對的共同挑戰，出路在于創新。當前的市場突破口在哪裡呢？

　　首先，在棄風棄電棄水和副産氫富餘的地方，盡量在當地使用，别長距離運輸，一運就貴了。盡量是低成本、高安全儲氫瓶能夠覆蓋的裡程範圍，比如35兆帕的氫瓶已經比較便宜了，可以用了。

　　最好在溫度較低的北方地區，為什麼?我們燃料電池有百分之四五十是廢熱，這個在南方就不好用了，在北方可以用來取暖，反倒如果純電動在北方還得用電來供暖，所以在這些地方是有競争力的。主要還是在剛剛說的商用車上。

　　還有地方政府願意支持并且有大型能源企業願意建加氫站。滿足這些條件的就是市場突破口。現在還不是大範圍全面鋪開的時候，而是要重點突破，示範帶動，以點帶面，行穩至遠，避免大起大落。

　　氫能燃料電池汽車下一個目标重點是冬奧會的氫能示範，這是全球最大規模的氫能燃料電池汽車示範工程，隻要把這件事做好，氫能汽車後面的發展就會比較順利。我們現在正在為此努力，希望得到大家的支持。

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