為什么要發展氫能產業?對于氫氣產能世界第一的中國來說，這似乎是一個不需要回答的問題。
“發展氫能關乎國家的能源安全，目前中國原油對外依存度約70%，天然氣約50%。發展氫能對優化能源終端體系，確保能源供應自主高效意義重大。”國電投氫能公司董事、首席技術官柴茂榮對極派Daily表示。
氫能釋放無碳一次能源，促進能源體系清潔低碳化，有助于實現碳中和、碳達峰目標。氫能炙手可熱，據報道，至少 23 個省市將氫能源寫入規劃中，超三分之一央企已布局制氫儲氫等全產業鏈。
被“卡脖子”的氫氣產能第一國
目前，我國氫氣年產量已逾千萬噸規模，位居世界第一大產氫國。媒體對氫能及燃料電池技術進步大肆鼓吹不絕于耳，柴茂榮提示要冷靜思考，“我國氫氣基本上都用在了石油精煉、加氫重整和合成氨、甲醇等方面，而用于燃料電池等的高純氫氣，不到百分之一。”
“中國與日本的氫能產業存在代際差。”柴茂榮對極派Daily表示。
據了解，日本是全球最早提出“氫能社會”的國家，其氫能產業代表著世界最領先的水平。
十年前，福島核泄漏震驚世界，距離福島核電站僅 20 公里的浪江町淪為“鬼城”，阡陌間堆放著裝有被污染泥土的黑色塑料袋。
據報道，事故發生后不到一年時間，日本 50 座商用核電機組全部停運，日本進入“零核電”狀態，隨之能源自給率降至個位數。
2013年，日本政府推出《日本再復興戰略》，首次把發展氫能源提升為國策，并啟動了加氫站建設的前期工作。昔日的核能大縣浪江町轉型為福島氫能源研究基地。
2017年，日本經濟產業省公布《能源基本計劃》，提出了2030年及2050年的能源中長期發展戰略，未來發展方向就是壓縮核電發展，降低石油依賴度。
以舉國之力加快發展氫能，甚至有日本學者將發展氫能比喻為“日本能源的推倒重來”。
隨著全球碳中和目標明朗，“氫能社會”構想已不再孤獨。據報道，截至目前，韓國已宣布 1450 億美元氫能源戰略，歐盟發布《歐盟氫能戰略》及《能源系統一體化戰略》，已有超過 20 個國家和地區發布氫能相關戰略，占世界經濟總量的 75%。
柴茂榮對極派Daily表示，在燃料電池的技術研發領域，從膜電極、Pt載量、膜電極耐久時間、電堆價格等方面，我國和日本的差距巨大。
柴茂榮分析，我國氫能產業在基礎材料、關鍵設備兩方面仍然存在“卡脖子”的技術問題。在基礎材料方面，目前市場上主流燃料電池用催化劑、質子膜及碳紙均為進口產品，國內產品性能及可靠性方面還有很大的差距;在關鍵設備方面，空壓機、氫回流泵等系統設備，燃料電池制造裝備中涂布用的涂布頭、自動化產線用的多軸機器人等關鍵設備也以進口為主。
核心技術必須自主可控。目前無論是PEM制氫設備，還是燃料電池組件，或是加氫站設備，核心技術都控制在國外手里，導致價格高，難以推廣。只有自己掌握了核心技術，才能把成本降下來。
氫能產業進一步發展，首要解決哪些問題?“首先從頂層設計開始，將氫能列為能源主體。例如《能源法》等，先解決身份問題，然后才是大規模發展。”柴茂榮表示。
燃料電池乘用車技術更成熟
在氫能應用端，國內外都是從交通運輸起步，交通領域汽油相對價格較高，最容易驅動能源替換。
據了解，國電投氫能公司100輛冬奧會氫能大巴已啟程交付。柴茂榮表示，該行程約900km，90%是高速運行，中途只有保定加氫站才能加氫。在冬天這樣大批量、長距離高速運行，在我國燃料電池汽車歷史上也是罕見的。
這也檢驗了材料、零部件、電堆及系統的可靠性、穩定性，為明年燃料電池汽車大規模推廣打下基礎。
有業內人士將燃料電池應用區分為乘用車用和商用車用，輕率地得出燃料電池只適合于重卡等商用車的結論。
對此，柴茂榮不以為然，“國外燃料電池乘用車和商用車的開發基本上是同步進行的，而燃料電池乘用車技術相對更成熟。”
柴茂榮舉例，豐田Mirai氫燃料電池乘用車已經實現了商業化，它和同檔次的電動汽車特斯拉ModelS同臺競爭，價格基本相當，而續航距離和安全可靠性更優。
據了解， 早在2014 年，豐田就開始銷售量產版燃料電池汽車 Mirai，其首位用戶就是時任日本首相的安倍晉三。
全球各大主機廠的新能源戰略，大多以電動車為主攻方向，但豐田卻在燃料電池領域投入巨資。豐田在燃料電池研發上的激進，其背后與日本政府的氫能源戰略有很大關聯。
豐田利用燃料電池乘用車和商用車的協同效應，來刺激氫能源的需求。首先，在乘用車市場推出量產車，并持續提高性能和降低成本。然后，將乘用車市場成熟的燃料電池技術應用到商用車上。雖然商用車數量較少，但因為每輛商用車使用的能源量較大，有助于推高氫能源使用基數。最終，隨著整個社會對氫能需求的擴大，氫的價格將下降，也將推動相關基礎設施的建設。
柴茂榮表示，國內增程式燃料電池大巴剛剛開始，國產電堆的穩定性、一致性還有待提高。原因在于我國在高能量密度，低成本電堆等關鍵技術沒有取得突破。
實際上，國內很多廠家都只能購買國外材料生產膜電極、電堆等，然而，國外最先進的材料難以買到，國產材料又很難達到車規級指標要求。“很大部分來自大學實驗室，容易有生產經驗不足、只注重幾個單項指標的問題，且對一致性、穩定性和降低成本不敏感，很多車還沒開出廠就拋錨了。”柴茂榮說。
氫能產業最大投資機會在材料
對于投資者而言，氫能產業最大的投資機會在哪里呢?
“做能源要從材料做起，投資要往上游走，’卡’得最厲害的部分，投資價值最大。”柴茂榮對極派Daily表示。
催化劑方面，國內在耐久性能、單位鉑金的發電電流MMA都有很大的差異，具體體現在擔載工藝和載體選材上。在燃料電池電堆的成本中，催化劑的主要成分是鉑金，占據整個電堆成本的60% ，這也是燃料電池成本居高不下的原因之一。
質子交換膜方面，高溫拉伸強度、低加濕質子傳導率、滲氫電流等主要指標和國際水平相差一個數量級。還有碳紙擴散層，從導電碳纖維到抄紙到成紙工藝技術，國內也一直沒有突破。
車載用高功率雙極板技術，也一直是我國的短板。我國的金屬雙極板的耐腐蝕性、鍍膜強度、生產效率、平整性、耐久性，都和國際先進水平相差懸殊。
據柴茂榮介紹，目前，國家電投氫能公司已實現了催化劑、質子膜、碳紙GDL，膜電極以及電堆組裝的整套生產工藝和量產技術，產品質量指標基本和日本持平;攻克了鈦雙極板的材料、加工、沖壓、焊接和表面處理等工藝并實現量產，成為繼日本豐田后全球第二個掌握該技術的廠商;且正在利用央企平臺的戰略優勢，聯合國內有關廠家進行技術攻關，以期打通所有燃料電池產業鏈的“卡脖子”關鍵技術。
氫能既可以解決大規模電力的儲存問題，也可以解決將來單一電網不能解決的冶金、化工行業的原料問題。
對于氫能發展方向，柴茂榮建議重視兩條路線:一條是光伏或者風電發電， 電解制氫，然后通過儲氫來儲能;還有一條就是植物生物發酵制乙醇，或者電解制氫然后合成甲醇，氨等，便于安全儲運。再通過乙醇、甲醇和氨制氫。
發展氫能最需要解決的是成本問題，日本計劃到 2030 年將氫燃料的價格降低到 17 美分/千瓦時，2050 年降為 12 美分/千瓦時，這樣才能與天然氣發電進行競爭。根據 IEA 數據報告，由于可再生能源成本下降和制氫規模擴大，到 2030 年制氫成本可再下降 30%。
關于未來的能源體系，柴茂榮認為，因為我們國家體量太大，只用一種能源是絕對不可能解決所有的問題的，未來肯定是一個往低碳方向走的多能源體系，氫能的位置舉足輕重。
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