氢能燃料电池如何实现自主可控发展

　　近年来，氢能与燃料电池作为一项颠覆性技术和战略性新兴产业，受到社会各界的广泛关注。在政策利好吸引下，更多企业跨界进入该领域，氢能与燃料电池产业链的技术发展与市场空间得以快速拓展。

　　氢能是我国能源体系的新成员，和电能、热能、汽柴油一起组成二次能源。可以说，氢能及燃料电池在清洁能源汽车上的应用，从根本上改变了全球100多年基于内燃机和石油工业体系的供应格局。氢储能和氢储运相关的技术突破，带动了全球能源格局的重大变化。

　　氢作为能源消费的

　　市场规模依然较小

　　“氢能产业链主要包括氢的制取、储存、运输和应用等环节。”上海电器科学研究院北京分院院长、全国燃料电池及液流电池标委会副秘书长卢琛钰在接受中国城市报记者采访时表示，“氢既可广泛应用于传统领域，又可应用于新兴的氢能车辆，如乘用车、商用车、物流车、叉车、轨道车等，以及氢能发电（包括热电联供分布式发电、发电储能、备用电源等）中。”

　　据悉，为加快发展我国的氢能产业，相关部门依据目前的资源条件和能源产业状况，在加强氢安全的基础上，积极推行氢源多元化及氢能多元化和规模化应用。

　　根据中国科学院提供的数据显示，我国近年来每年纯度99%以上氢气的使用量约700亿立方米（约600万吨），年产值1200亿元以上。

　　卢琛钰表示，目前国内氢能的生产方式主要有水电解制氢、工业副产氢、煤制氢和天然气制氢等，其中工业副产氢追溯其上游一次能源主要是煤和天然气。因此，目前国内氢能生产主要还是依靠化石能源，而电解水制氢仅占比2%—4%，占比较为有限。

　　“对于氢能的消费，国内纯度约90%或99%的氢气主要用于炼化产品生产过程中加氢，以及合成氨、合成甲醇、石油炼化等化工领域，仅有2%—4%的氢气作为工业气体用于冶金、钢铁、电子、建材、精细化工等行业的还原气、保护气、反应气等，而在燃料电池汽车领域氢能的利用更少。总体看，目前我国具备一定的氢工业基础，但是仍然还是以工业原料为主。氢作为能源消费的市场规模依然较小。”他说。

　　记者了解到，我国并非最早将氢能及燃料电池作为能源战略的国家，但在氢能和燃料电池发展方面，我国一直不落后。2016年10月，中国标准化研究院和中国电器工业协会发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书（2016）》首次提出了我国氢能产业的发展路线图，对我国中长期加氢站和燃料电池车辆发展目标进行了规划。而在《中国制造2025》中也明确提出燃料电池汽车的发展规划，表示要将发展氢燃料电池提升到战略高度。

　　值得注意的是，目前不论是国内的氢能技术，还是氢能产业基础，虽然都已具有一定的战略规模，但与国际最先进水平相比还有一定的差距。

　　优化氢燃料电池产业

　　聚集区布局

　　据业内人士介绍，目前国内涉及燃料电池业务的企业包括国家电投、上汽、东方电气、潍柴动力等央企国企以及亿华通、重塑科技、国鸿氢能、爱德曼、雄韬股份等民营企业，主要集中在我国长三角、珠三角、京津冀地区以及一些氢源丰富或汽车产业相对发达的区域。并且，随着近两年燃料电池投资热度持续升温，燃料电池企业数量也在几年时间里倍增。

　　“与丰田、现代等国外燃料电池生产企业发展路线不同，我国氢燃料电池汽车企业主要分布在商用车领域，且氢燃料电池商用车已实现量产，但氢燃料电池乘用车还处于示范运行阶段。”卢琛钰介绍称，其中上汽集团对燃料电池乘用车投入力度最大，2017年发布了国内第一款商业化燃料电池轻型客车大通 V80。燃料电池叉车和无人机等方面，我国已有多家企业布局，随着氢能市场不断成熟，我国燃料电池行业会逐渐开发出这些方面的应用场景。

　　2019年3月，氢能源首次写入当年《政府工作报告》，提到要推进充电、加氢等设施的建设。同年12月，中国石化经济技术研究院在关于《2020中国能源化工产业发展报告》中指出，我国氢能产业正步入快速发展机遇期。

　　“学界初步判断2035年后，世界上将出现碳减排压力加大，可再生能源制氢、氢燃料电池系统成本大幅下降的局面。”卢琛钰表示，氢燃料汽车和加氢站数量在部分地区将有较大增幅，通过近两年各地发布的规划看，我国初步形成了八大氢燃料电池产业“高地”，但随着近期财政部、工信部等部门进一步推动燃料电池汽车“十城千辆”示范，产业聚集区将会进一步优化布局。

　　“我国氢能产业发展态势目前基本上是全国遍地开花，尤其是地方积极性很高，争相规划建设上马‘氢经济示范城市’‘氢能汽车之都’等，有的城市规划不到10年就要求成为‘世界级新型氢能城市’。”卢琛钰说，“应注意到，要实施这样一个规模宏大的计划，除技术问题外还有两大问题必需要落实好，这就是氢资源和市场问题。”

　　加氢站之于燃料电池汽车，犹如加油站之于传统燃油汽车、充电站之于纯电动汽车，它是支撑燃料电池汽车产业发展必不可少的基石。

　　目前，我国已发展了一批业务范围从加氢站设计到运营全链条的企业，这些企业主要集中在北上广地区，但制氢、储氢、加氢等环节的一些关键核心设备还不能全部“国产化”，成本难降。

　　记者注意到，近期，建设综合性加氢站似乎正成为一种趋势。今年6月初，中国石化广东石油分公司联手广东省广州市黄埔区、广州开发区，有序推进打造氢能汽车应用发展基础设施先行区域的各项工作，重点规划在该区新建20座以上集加氢、加油、非油、充电、光伏发电等五位一体综合能源销售站，预计系列项目营收将超100亿元。

　　争取全面实现关键材料

　　核心部件国产化与批量生产

　　虽然近年来我国的氢能燃料电池技术整体上取得了长足发展，但关键材料、核心部件的批量生产技术尚未形成，催化剂、膜、碳纸、空压机、氢气循环泵等仍主要依靠进口，严重制约了我国氢能燃料电池产业的自主可控发展。

　　卢琛钰建议，当前亟待加强上述关键材料核心部件的技术转化，加快形成具有完全自主知识产权的批量制备技术和建立产品生产线，全面实现关键材料核心部件的国产化与批量生产。同时，进一步提高电堆比功率，降低电堆铂用量，才能大幅降低燃料电池产品的成本。

　　此外，加氢站建设成本和氢气运输成本普遍较高，导致加氢费用居高不下。成本不可控制约了氢能及氢燃料电池的发展速度，这对氢燃料电池汽车的发展、商业化示范运行和大规模应用也带来了不同程度的影响。

　　“加快加氢站建设、统一和优化建设审批程序和运营监管标准成为当务之急。除了通过加强加氢站关键材料、核心部件及技术国产化，进一步降低加氢站建设成本，还要通过发展氢储运技术，如液氢储运、氢的管道运输，以及有机液体储氢等新型储氢材料，达到降低氢气储运成本的目的。”卢琛钰认为，在此基础上，相关部门和企业可选择有廉价氢源的地区先行开展氢燃料电池汽车的商业化运营，这将有效促进加氢站技术的提升和逐步降低氢气使用的成本，进而通过技术提升、市场辐射带动我国氢能燃料电池产业的整体技术进步和产业发展。