氫氣有資源豐富、燃燒熱量大、零污染、無噪音等優勢，是未來的理想能源。作為全球第一大産氫國，中國目前正準備步入“氫能時代”。然而推進氫能利用，還需要破除諸多障礙，在氫能布局的熱潮中，應有更多理性思考。近日，清華大學核能與新能源技術研究院教授、國際氫能協會副主席毛宗強就我國氫能利用現狀，與國外先進水平的差距以及産業發展面臨的問題等接受了本刊記者的采訪。

我國每年生産氫氣2000多萬噸，已連續多年位居世界第一。氫氣制備包括多種途徑：化工原料制氫，即通過甲醇、乙醇、液氨等原料分解制氫；石化原料制氫，即使用石油、煤炭、天然氣等資源和水蒸汽反應；電解水制氫，即通過電解水分解為氫氣和氧氣，可利用太陽能和風能發電降低CO₂排放。

據毛宗強介紹，國内95%~96%的氫氣來自化石能源，例如煤炭、天然氣和石油。國際上天然氣制氫路徑較多，國内由于天然氣短缺且成本較高，所以以煤制氫為主。相比之下，在多種制氫工藝中，煤制氫成本最低，但污染也最為嚴重。如今溫室氣體減排已經引起國際社會的高度關注，利用氫能時需要考慮環保因素。煤制氫工藝，生産1公斤氫氣排放20公斤CO₂；天然氣制氫工藝，生産1公斤氫氣排放5公斤CO_2。“各地禀賦不同，我們提倡因地制宜利用氫能。基于能源與環保的考慮，我們主張利用國内現有的副産氫，例如氯堿副産氫以及焦爐煤氣副産氫。與此同時，氫能和可再生能源耦合也是未來的發展趨勢。目前許多地區風電、光電等供過于求，過剩的發電能力可以通過電解水生産氫能，即通常所說的P2G模式。儲存氫氣比儲存電能更加可行。可以加壓縮小體積儲存，也可以進一步液化成液氫，還可以利用有機物加氫，将氫氣變成另一種有機物來儲存。”毛宗強表示。

雖然我國氫氣産量超過全球三分之一，但之前氫氣基本作為化工原料，作為能源使用尚未形成規模，副産氫氣沒有得到充分利用。

據毛宗強介紹，氫氣的應用目前主要集中于五個方面：

一是交通

近年來，我國政府給予了大量補貼和優惠政策，鼓勵燃料電池車的發展。目前國内商用燃料電池車保有量達2000~3000輛，其中有1000輛在運行。由全球環境基金（GEF）、聯合國開發計劃署（UNDF）和我國科技部（MOST）支持的“中國燃料電池公共汽車商業化示範項目”自2003年起已陸續開展三期。全國已有十幾個城市開通了燃料電池公共汽車示範線。

二是發電

可再生能源發電目前在我國所有電力供應中占比雖不大，但随着人們對環保的重視以及可再生能源技術的成熟，越來越多的可再生能源電力即将投用。然而，可再生能源電力供應的一大弊端是不穩定，需要配備電廠，目前以煤電作為補充較為普遍。未來煤電比例将會越來越低，以氫能燃氣輪機發電來彌補可再生能源發電将成為一種解決方案。

三是建築的熱電聯供

建築供熱是氫能利用的重要方向，未來建築供熱用氫占比将大于發電用氫。

四是高質量的熱源

主要用于藍寶石、單晶矽、特種鋼等的生産。

五是基本化工原料

除了傳統用途，如制造合成氨、石油加氫精制之外，一些新的利用方向值得關注。例如，在減排CO₂方面，可以利用現場生成的CO₂，以及富CO₂氣體，和氫氣反應生成甲醇并進一步向化學鍊下遊發展。

毛宗強表示，我國在燃料電池商用車領域取得的成績已引起全球關注。與锂電池電動車相比，燃料電池車具有諸多優勢。首先，锂電池車的裡程焦慮問題難以解決，況且锂離子電池的功率密度已經接近“天花闆”，目前增加裡程隻能依靠多加電池組，而燃料電池車通過添加氫氣即可；其次，锂電池車充電時間長，而燃料電池車加氫速度和加油速度類似；再次，锂電池衰減以及對工作溫度的要求都将長期困擾锂電池電動車的發展。

受國家和地方政府的政策鼓勵，國内氫能産業步入爆發期，多地宣布上馬氫能項目，大力發展燃料電池車，布局氫能産業鍊。多位業内專家認為，燃料電池車發展的掣肘是加氫站的不足。目前國内僅有十多個加氫站，不過，根據相關規劃，2020年加氫站将達到100座。

毛宗強認為，利用氫能要放開思路。目前國内還主要集中在車用燃料方面，而日本等發達國家在氫能發電領域、建築熱電聯供等領域已有所布局。

日本正在實施氫能發電計劃。在澳大利亞購買了200平方公裡的褐煤礦，利用褐煤制氫，生成的CO₂儲存在地下。氫氣在澳大利亞液化後，通過船運輸至日本。這些液氫很大一部分将用于燃氣輪機發電。氫能發電廠設計能力達到700兆瓦，已經開建。韓國也在布局氫能發電，主要通過燃料電池發電，目前最大的燃料電池發電廠設計能力為幾十兆瓦，規模較小。

與日本和美國加州乘用車的快速發展不同，我國選擇優先發展燃料電池商用車，毛宗強分析原因有四：

一是國産燃料電池堆的體積功率偏低，體積偏大，在乘用車上應用有難度。

現在國外較為先進的氫燃産電池堆體積功率在3千瓦/升以上，而我國的水平在2千瓦/升左右。日本的目标是2025年達到4千瓦/升，2030年達到5千瓦/升，2040年達到9千瓦/升。國内外差距十分明顯。

二是商用車社會效益顯著

一輛氫燃料電池小轎車隻能乘坐4～5人，而一輛氫燃料電池大巴可乘坐50人。汽柴油商用車油耗高，污染大，一旦采用氫燃料電池，則變為零排放車，環保效果更顯著。

三是加氫站數量不足

日本擁有加氫站100個，有3000輛小轎車運行。而我國僅有十多個加氫站，遠不能滿足乘用車的需求。

四是商用車維護比乘用車方便捷

燃料電池車目前是新興産業，新車在運行過程中可能發生各種問題，需要不斷調試。因私家車維護難度大，而商用車路線固定，有利維護，便于積累經驗。

總體看來，國内加氫站建設速度較快，但技術水平仍有待提升。基于我國目前的情況，商用車獲得了優先發展，幾乎所有加氫站設計加注壓力均為35兆帕。而日本推廣乘用車，加氫站設計加注壓力為70兆帕。我國隻在大連建設了1個70兆帕的加氫站，并且尚未商業化運營。同時，國内加氫站儲存容量偏小，大的也僅有1000公斤，而日本加氫能力達1500~3000公斤。國内儲存形式主要是高壓氫氣，而日本主要為液氫。由于成本較高，我國液氫主要用于軍工領域，尚未進入民用市場，尢其技術瓶頸有待突破，實現設備國産化降低成本至關重要。

除了技術方面的不足，毛宗強認為，國家的政策不明朗也阻礙了氫能産業的發展。2014年11月，國家提出對符合國家技術标準且日加氫能力不少于200公斤的新建燃料電池汽車加氫站，每站獎勵400萬元，但執行一年之後沒有持續推進。但地方政府在這方面比國家層面超前。例如，佛山對新建固定式加氫站最高補貼800萬元，加氫站運營也可以獲得相應補貼。此外，我國加氫站建設的審批程序也不明确，妨礙了加氫站建設的步伐。

與此同時，當前氫能産業呈現“一窩蜂”上項目的苗頭。一些地方政府，在沒有做好技術調研和市場分析的情況下，盲目跟風引進項目。毛宗強希望産業發展能夠更加腳踏，“雖然今天要依靠政府的扶持，但也要為将來實現市場化早做打算。”

文章來源：中國化工信息周刊 官方微信（更多化工信息請關注CCN-weekly）

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