寫稿
投稿
氫能源 下一個(gè)風(fēng)口？！
■氫能是被公認(rèn)的清潔能源，被譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展前景的二次能源。
■在中國，采用天然氣制氫占比48%、煤氣化制氫占比30%、電解制氫占比4%。
■逐步減少化石能源比例是實(shí)現(xiàn)2030年二氧化碳碳達(dá)峰和2060年碳中和目標(biāo)的必由之路。
■四川省天然氣產(chǎn)量占全國產(chǎn)量的25%，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)有巨大的市場前景。
■成都?xì)淠芤研纬伞爸苽洹鎯Α\(yùn)輸—加注—應(yīng)用”產(chǎn)業(yè)鏈條。
應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)，發(fā)展綠色能源技術(shù)，將決定全球下一輪經(jīng)濟(jì)能否實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展。為此中國已作出承諾，到2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。
減少碳排放、發(fā)展清潔能源是未來發(fā)展的必經(jīng)之路，氫路徑、氫經(jīng)濟(jì)已成為各國頂層設(shè)計(jì)里考慮的因素。美國提出2040年全面實(shí)現(xiàn)“氫經(jīng)濟(jì)”目標(biāo)，法國發(fā)布“氫計(jì)劃”，德國出臺了《國家氫能戰(zhàn)略》，日本正致力于打造“氫社會”……
此前公布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中明確提出推動(dòng)能源清潔低碳安全高效利用，深入推進(jìn)工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型。要構(gòu)建市場導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系，實(shí)施綠色技術(shù)創(chuàng)新攻關(guān)行動(dòng)，開展重點(diǎn)行業(yè)和重點(diǎn)產(chǎn)品資源效率對標(biāo)提升行動(dòng)。要在類腦智能、量子信息、基因技術(shù)、未來網(wǎng)絡(luò)、深海空天開發(fā)、氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實(shí)施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計(jì)劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。
氫能產(chǎn)業(yè)或?qū)⒊蔀橄乱粋€(gè)風(fēng)口行業(yè)。那么在氫能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，成都的機(jī)會和前景怎么樣？
看技術(shù)
甲烷變氫氣轉(zhuǎn)化率90%以上 實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放
“要改變中國未來30年的能源結(jié)構(gòu)，氫能經(jīng)濟(jì)是關(guān)鍵?！痹诮衲?月舉行的中國發(fā)展高層論壇上，麥肯錫公司董事長、全球總裁施南德在會上這樣說。
氫能作為清潔、高效、可存儲的二次能源，的確是推動(dòng)傳統(tǒng)化石能源清潔高效利用的理想能源。然而，在2015年的底特律車展“世界汽車新聞”大會上，特斯拉的CEO馬斯克也提出了質(zhì)疑——“如果你拿一塊太陽能電池板直接給電池組充電，與電解相比，制取氫、分離氧氣、壓縮氫氣等反應(yīng)，這大約是其效率的一半?！?/p>
事實(shí)上，從制氫的角度來看，馬斯克的言論并沒有錯(cuò)，因?yàn)橛脷渥鳛槿剂向?qū)動(dòng)車輛確實(shí)環(huán)保，但是目前制氫的過程卻并不環(huán)保。
現(xiàn)階段，國內(nèi)主要采用的制氫方式是化石能源重整制氫和水電解制氫，化石能源重整制氫會排放大量二氧化碳、二氧化硫以及廢水等污染物，水電解制氫能量轉(zhuǎn)化率不高且成本太高。
日本掌握了全球85%的氫燃料技術(shù)專利，并且擁有全球最大的制氫工廠。他們將水作為制氫所需的原材料之一，電力則來自太陽能發(fā)電，即便如此，也無法做到在制氫過程中“零排放”。
魚和熊掌如何兼得？四川大學(xué)物理學(xué)院教授芶富均帶領(lǐng)的液態(tài)金屬團(tuán)隊(duì)研發(fā)的液態(tài)金屬熱裂解裝置，以液態(tài)金屬為媒介，助力甲烷裂解。相較于日本制氫技術(shù)的環(huán)保性突出而言，這項(xiàng)技術(shù)突破能夠直接實(shí)現(xiàn)零排放、低成本、高效制氫。
“利用液態(tài)金屬產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)熱解溫度場，結(jié)合液態(tài)金屬本身的催化特性，誘導(dǎo)甲烷分子裂解形成氫氣和固態(tài)碳?！逼a富均教授說，由于氫氣和固態(tài)碳密度遠(yuǎn)低于液態(tài)金屬，裂解后的固態(tài)碳漂浮在其表面，如同油脂浮在水面，能輕易實(shí)現(xiàn)碳、氫氣和液態(tài)金屬分離，使制氫反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，而這種技術(shù)的使用將使甲烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上。
看優(yōu)勢
四川清潔能源“家底”豐厚 成都正加快布局氫能產(chǎn)業(yè)
隨著綠色環(huán)保觀念不斷深入人心，國內(nèi)各地紛紛“爭搶”清潔能源產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)，其中氫能產(chǎn)業(yè)風(fēng)口正緊。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國已有36個(gè)省市已經(jīng)發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)園數(shù)量超過了40個(gè)。
四川省作為天然氣資源大省，占全國總產(chǎn)量的25%，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)具有巨大的市場前景。成都發(fā)展氫能的優(yōu)勢在于地理?xiàng)l件優(yōu)越，天然氣儲量豐富。
“目前，四川省天然氣及頁巖氣資源儲量十分豐富，這是發(fā)展氫氣能源的良機(jī)?！逼a富均說，發(fā)展低成本、無二氧化碳排放、高效的天然氣綠色氫能技術(shù)，有利于改善四川省能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)天然氣就地綠色轉(zhuǎn)換。
當(dāng)前，成都正在氫能價(jià)值鏈高端環(huán)節(jié)加快布局，關(guān)鍵技術(shù)研究領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)突破——
西南交大研制的世界首列氫燃料電池混合動(dòng)力有軌電車在唐胥鐵路投入示范運(yùn)行；電子科大開發(fā)出無人機(jī)用燃料電池產(chǎn)品并試飛成功；四川大學(xué)開發(fā)出高性價(jià)比釩鈦四元儲氫材料；清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院實(shí)現(xiàn)SOFC高溫燃料電池發(fā)電及SOEC電解制氫系統(tǒng)研發(fā)集成……
越來越多的“氫能+科技”的創(chuàng)新成果逐漸面世，高校與企業(yè)正站在時(shí)代風(fēng)口厚積薄發(fā)。此外，成都創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境不斷優(yōu)化，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新合作支持力度不斷加大。已成立成都?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、成都市氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會等平臺，建設(shè)清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院智慧氫能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、中自環(huán)保國家企業(yè)技術(shù)中心等氫能基礎(chǔ)研究策源地。
芶富均帶領(lǐng)的液態(tài)金屬團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的液態(tài)金屬熱裂解裝置，將進(jìn)一步推動(dòng)制氫技術(shù)發(fā)展，為降低成本、提升轉(zhuǎn)化率和附加值提供未來探索方向，持續(xù)助力氫能產(chǎn)業(yè)繼續(xù)聚新技術(shù)，強(qiáng)產(chǎn)業(yè)。
打通氫能產(chǎn)業(yè)市場壁壘勢在必行。未來隨著關(guān)鍵技術(shù)不斷突破和提升，氫能產(chǎn)業(yè)有望爆發(fā)式增長。
看發(fā)展
多項(xiàng)政策持續(xù)加碼 成都已成為全國氫能第四城
3月19日，成都市生態(tài)環(huán)境局出臺《成都市2021年大氣污染防治工作行動(dòng)方案》，成都市將根據(jù)全市新能源汽車推進(jìn)情況，2021年新能源汽車推廣方案，力爭2021年底新能源汽車占比達(dá)到4%。
時(shí)隔數(shù)日，成都再次正式印發(fā)《成都市加氫站建設(shè)運(yùn)營管理辦法（試行）》，明確了成都市行政區(qū)域內(nèi)加氫站（包括獨(dú)立加氫站、合建站、制氫加氫一體站）建設(shè)的規(guī)劃、審批、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收，以及加氫站運(yùn)營與安全管理要求等。
短時(shí)間內(nèi)的多項(xiàng)政策疊加并非后知后覺，事實(shí)上，成都的氫能發(fā)展多年前就已起步——
自2019年正式啟動(dòng)“綠色氫都”以來，成都市圍繞氫能產(chǎn)業(yè)招大引強(qiáng)、集群培育、技術(shù)創(chuàng)新、基礎(chǔ)設(shè)施保障、產(chǎn)業(yè)生態(tài)營造等，不斷完善頂層設(shè)計(jì)、加大扶持力度、破除發(fā)展制約，出臺《成都市人民政府辦公廳關(guān)于促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干意見》及實(shí)施細(xì)則等支持政策，成都發(fā)展為全國氫能第四城，實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)從全國“并跑”到“領(lǐng)跑”的質(zhì)變。
去年9月，省經(jīng)信廳印發(fā)《四川省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，明確提出，將按照“市場主導(dǎo)、自主創(chuàng)新、開放合作、安全發(fā)展”的原則，將氫能產(chǎn)業(yè)打造為構(gòu)建“5+1”現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系的重點(diǎn)。以打造完善的氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)為導(dǎo)向，以自主創(chuàng)新為重點(diǎn)，突出本地優(yōu)勢及特色，突破燃料電池關(guān)鍵技術(shù)，提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性和市場競爭力，豐富示范應(yīng)用場景，創(chuàng)新商業(yè)模式，提升產(chǎn)業(yè)裝備水平，強(qiáng)化氫能供給體系，完善產(chǎn)業(yè)政策及標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系，推動(dòng)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
站高謀遠(yuǎn)的頂層設(shè)計(jì)之下，未來氫能“超速度”發(fā)展令人期待。
傳統(tǒng)的綠色出行方式是指公共交通、自行車出行，在芶富均看來，氫燃料電池的出現(xiàn)會重新界定綠色出行的方式。
目前，燃料電池汽車示范應(yīng)用已初具規(guī)模。截至2020年底，成都市推廣燃料電池汽車220輛，累計(jì)安全運(yùn)營超730萬公里、單車最高運(yùn)行里程超13萬公里，是全國第四個(gè)實(shí)現(xiàn)百臺以上規(guī)模燃料電池公交車商業(yè)運(yùn)營的城市，也是西南地區(qū)首個(gè)開展燃料電池物流車示范的城市?！半S著加氫站分布式布局范圍加大，如果開新能源汽車的出行成本降下來，受歡迎度將大大提升。”芶富均教授說。
本報(bào)首席記者 鐘文 記者 曹凘源 實(shí)習(xí)記者 李菲菲 楊靜耕 本報(bào)攝影部供圖 制圖 江蕊松
