中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會副會長 傅向升

氫氣是大家都比較熟悉的一種化學物質，氫能自去年開始在中國迅速升溫，有的地方提出要建設氫谷，有的提出要建設氫都、氫城、氫產(chǎn)業(yè)園等等，據(jù)國家能源局掌握的情況已有12個省區(qū)市、35個地市開展了氫能規(guī)劃，據(jù)工信部掌握的情況全國已建加氫站60多座、氫燃料電池汽車已有7000多輛。面對能源安全、環(huán)境保護等壓力，發(fā)展氫能已成為全球能源轉型的共識，我國承諾2030年碳達峰、2060年碳中和以后，為應對碳減排的新要求，發(fā)展氫能的熱情更加高漲。

1

氫能正成為發(fā)達國家未來能源轉型之重要方向

氫能作為零碳能源，在解決能源危機、氣候變暖和環(huán)境污染等方面可以發(fā)揮重要作用，有學者提出“氫能是21世紀的終極能源。美國、德國、日本等發(fā)達國都有過非常大的氫能發(fā)展規(guī)劃，最近美國能源部國家可再生能源實驗室發(fā)布，到2050年，美國對氫的需求可能會從今天的1000萬噸增加到每年2200萬噸至4100萬噸，預測如果算上燃料電池汽車等相關產(chǎn)品的收入，屆時總市場潛力將達到11萬億美元。

歐洲氫能概念正在迅速興起，歐盟委員會認為氫在歐洲能源結構中所占的比例將 從2019年的不到2％增長到2050年的13%~14％，德國和法國官方都在建設氫能基地積極開展試驗。

法國政府近日公布了國家氫能源計劃，將在未來10年內投資72億歐元推動氫能源生產(chǎn)與應用，包括大規(guī)模建設安裝水電解裝置、促進交通工具使用氫燃料電池等。并逐步構筑以法國技術為核心并覆蓋全球的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，法國政府將召集國內所有氫能源上下游企業(yè)參與組建“法國國家氫能委員會”，法國有一批很有實力的企業(yè)集團正在主攻氫能源，法液空主攻氫氣生產(chǎn)，法國燃氣集團主攻天然氣網(wǎng)絡注入氫氣，法國電力集團和道達爾集團主攻氫氣儲運技術，阿爾斯通公司研制了全球唯一投入商業(yè)運營的氫動力火車，空客還計劃2035年推出氫能客機，巴黎的氫能源出租車今年底將超過600輛。

英國剛剛公布了綠色工業(yè)革命“十點計劃”， 其中氫能到2030年，實現(xiàn)5吉瓦的低碳氫能產(chǎn)能，供給產(chǎn)業(yè)、交通、電力和住宅，在十年內建設首個完全由氫能供能的城鎮(zhèn)。日本《氫能基本戰(zhàn)略》、豐田的氫燃料電池汽車銷售已過萬輛，韓國《氫經(jīng)濟發(fā)展線路圖》，澳大利亞能源部最新出臺的“技術投資路線圖”中，氫氣被列為優(yōu)先項目，包括由豐富的風能和太陽能等可再生能源生產(chǎn)的“綠氫”，由天然氣生產(chǎn)的“藍氫”等，這些國家都從國家層面制定了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃及路線圖。

2

氫能發(fā)展離不開化工材料之關鍵

我國目前是最大的氫氣生產(chǎn)國，據(jù)統(tǒng)計年產(chǎn)量約2500萬噸，約占世界總產(chǎn)量的40%，目前主要用于工業(yè)用氫，其獲得方式約95%依靠化石資源生產(chǎn)，這是目前工藝最成熟、經(jīng)濟上也過關的成熟工藝。氫若作為能源使用，其發(fā)展和應用的產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、運氫、儲氫、加氫和氫燃料電池汽車多個環(huán)節(jié)，化工領域的人們都熟悉，運氫、儲氫、加氫站等所需材料都與化工材料及其復合材料密切相關（如碳纖維復合材料氫氣瓶），氫燃料電池汽車要正常行駛，氫燃料電池的質子膜、催化劑等關鍵材料更是化工材料。

作為氫能產(chǎn)業(yè)鏈的關鍵和基礎環(huán)節(jié)是制氫，無論是現(xiàn)在大規(guī)模工業(yè)應用的化石燃料（煤、天然氣或石油）制氫、電解水制氫、生物質氣化、還是特殊場景應用的甲醇制氫、氨分解制氫，這些都是通過化學法、并使用催化劑來獲得氫氣，這些氫氣的提純以及工業(yè)副產(chǎn)氫氣（氯堿、焦爐氣、合成氨馳放氣）的回收與提純都是依靠化學方法實現(xiàn)，所以氫能的發(fā)展首先有賴于化工技術和化工材料的重要支撐與保障。

3

創(chuàng)新是氫能承載未來能源轉型之瓶頸

氫能之所以成為人們能源轉型所關注的焦點，就是因為氫能是清潔能源，使用以后只生成水，沒有任何污染、對環(huán)境和大氣不產(chǎn)生任何危害物質，即所稱零碳能源，才有人預言“氫能將成為人類21世紀的終極能源”。

能不能成為終極能源呢？恐怕還有很長的創(chuàng)新之路需要跨越。就 第一個環(huán)節(jié)制氫來說，目前技術成熟、經(jīng)濟可行的、大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)工藝都是以化石資源為原料，無論是以煤為原料還是以天然氣為原料，都會排放大量的溫室氣體二氧化碳， 據(jù)測算煤制氫的二氧化碳排放量是1：11，天然氣制氫的二氧化碳排放量是1：5.5，石油制氫的二氧化碳排放量是1：7，因此有人定義化石資源制氫、尤其是煤制氫獲得的是“灰氫”，天然氣制氫獲得的屬于“藍氫”。

目前制氫另一個成熟工藝是電解水制氫，如果在我國以煤電為主（占60%~70%）的能源結構來看，獲得電能的過程已經(jīng)排放大量二氧化碳，用這樣的電電解水所獲得的氫作為能源，全產(chǎn)業(yè)鏈看也不屬于清潔能源、不是“綠氫”；只有光伏、風電等可再生能源電解水所獲得的氫才屬于“綠氫”，才稱得上是清潔能源。實際上目前的電解水制氫 還 有一個成本問題， 電解水制氫的耗電量是 每公斤氫需56度電，按0.3元/度電價計1公斤氫僅用電成本就是16.8元。我11月9日在寧東基地的寶豐能源調研，他們正在建設用光伏電電解水制氫，一期是8000萬m3/年，他們計算的成本是1.54元/m3、即16.94元/公斤。

所以，當前很多地方鼓勵氫燃料汽車試點的政策，不僅對購置車輛有不菲的補貼，而且加氫每公斤也補貼14~20元不等。目前現(xiàn)有的工業(yè)副產(chǎn)氫氣，如氯堿裝置、焦爐氣以及丙烷脫氫等副產(chǎn)氫回收提純以后，作為實驗和試點示范氫能比較現(xiàn)實。

實際上氫作為清潔能源、甚至是終極能源的可行來源，應該是太陽光分解水獲得氫技術的成熟和產(chǎn)業(yè)化，這是世界關注的重大創(chuàng)新項目，我國也在實驗室研發(fā)，關鍵是催化劑。三菱化學已經(jīng)研發(fā)了18年，去年能效轉化率已達4.8%，三菱化學首席技術官預測能效轉化率達10%，經(jīng)濟上即可過關。歐洲化學工業(yè)理事會預測：太陽光分解水將在2040年以后開展示范。除了制氫技術方面的創(chuàng)新，運氫、儲氫、加氫及其氫燃料電池等各個環(huán)節(jié)的關鍵材料，也有很多需要創(chuàng)新的內容（新型材料及其質量、成本等），所以創(chuàng)新是氫成為清潔能源、能否大規(guī)模應用的瓶頸，相信隨著技術的進步，這些問題都將逐一得到解決。

4

氫能發(fā)展須國際合作之路徑

氫能得到人們的重視、并作為清潔能源重點發(fā)展，是為了推動能源轉型，能源轉型的主要目的是應對氣候變暖，關鍵是碳減排。據(jù)測算目前全球每年二氧化碳的排放量約331億噸，要實現(xiàn)本世紀末氣溫升高控制在1.5攝氏度以內，氫能成為關注與發(fā)展的焦點，與應對氣候變化、碳減排以及碳達峰、碳中和，都需要人類的共識和我們的共同行動。

歐洲的合作走在了前頭，歐盟已有14個成員國制定了氫能發(fā)展規(guī)劃，同時積極謀求相互合作，由250家公司和研究組織成立了歐洲氫能源聯(lián)盟，并呼吁到2030年之前，要投資550億歐元（650億美元）建設300萬噸的氫氣產(chǎn)能。最近有報道，德國與澳大利亞已簽署協(xié)議，就氫合作的潛力展開聯(lián)合可行性研究，其中包括兩國之間氫供應鏈的未來發(fā)展，主要是希望利用澳大利亞的風能和太陽能發(fā)電廠產(chǎn)出氫能出口到德國，以幫助德國盡快淘汰煤炭的使用。德國聯(lián)邦教研部表示，到2030年德國的氫氣需求約300萬噸，其中15%預計將來自國內，其余將需要進口，按照全球標準澳大利亞具有極好條件，能低成本高效益生產(chǎn)“綠氫”的國家，將作為德國的長期合作伙伴發(fā)揮重要作用。日本也在尋求與澳大利亞在氫能方面的合作，在澳大利亞建褐煤制氫裝置，氫輸往日本、二氧化碳注入海底。

在目前很多地方很多單位、甚至很多投資基金都在把氫能作為投資重點、甚至是熱點的時候，希望氫能這個新的領域能夠積極穩(wěn)妥的發(fā)展、氫能產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，也希望各地幾百億、上千億產(chǎn)值的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃都能夠順利實施和落地，特別是希望通過創(chuàng)新真正有效地推動我國的能源轉型和能源革命，為我國的能源安全和碳中和目標的實現(xiàn)做出應有的貢獻！

作者：中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會副會長 傅向升

來源：中國化工信息周刊