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“氫能及燃料電池具有廣闊的應(yīng)用前景，目前正處于大規(guī)模商業(yè)化的早期階段，國家首批燃料電池汽車示范城市群的正式啟動(dòng)將大大加快氫能和燃料電池的自主化和商業(yè)化進(jìn)程。”加拿大國家工程院院士葉思宇在最近舉行的2021聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署氫能產(chǎn)業(yè)大會(huì)院士論壇上指出，在產(chǎn)業(yè)商業(yè)化仍面臨嚴(yán)峻成本挑戰(zhàn)的背景下，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)模和技術(shù)
在碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo)下，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展備受關(guān)注。與會(huì)院士一致認(rèn)為，目前氫能產(chǎn)業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)化初期，產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展離不開持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和“政產(chǎn)學(xué)研用”的密切合作。
在減排和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮關(guān)鍵作用
在降碳的目標(biāo)下，氫能和燃料電池除了在交通領(lǐng)域大放異彩外，還將在工業(yè)、發(fā)電、民用等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。與會(huì)專家普遍認(rèn)為，氫能和燃料電池作為一體化產(chǎn)品，是未來能源技術(shù)革命的重要?jiǎng)?chuàng)新和應(yīng)用方向，將在減排和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
中國科學(xué)院院士郭烈錦認(rèn)為，碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的本質(zhì)是二氧化碳的減排。目前，我國碳排放的主要來源包括工業(yè)、發(fā)電、建筑和交通。隨著工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展，未來幾年二氧化碳總排放量仍將上升?！爸袊谑澜缟献疃痰臅r(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)巨大的碳減排是一項(xiàng)極其艱巨的任務(wù)?！?/span>
“氫能產(chǎn)業(yè)鏈非常長，包括氫氣的制取、儲(chǔ)運(yùn)、供應(yīng)和終端應(yīng)用。無論是燃料電池汽車、飛機(jī)、無人機(jī)、發(fā)電、民用等領(lǐng)域，都有非常廣闊的應(yīng)用空間?！比~思宇認(rèn)為，隨著可再生能源需求的進(jìn)一步改善，氫能也將在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用?？稍偕茉磁c氫能的結(jié)合可以有效抑制間歇性和季節(jié)性的缺點(diǎn)，保證優(yōu)質(zhì)電力的生產(chǎn)；同時(shí)，電解水制備的氫氣不僅可以用于交通領(lǐng)域的節(jié)能減排，還可以用于工業(yè)等民用領(lǐng)域。
郭烈錦進(jìn)一步指出，在降碳的背景下，氫能可以穩(wěn)定能源供應(yīng)，確保能源安全和多維降碳。從能源安全的角度來看，綠氫部分替代油氣可以緩解油氣燃料的安全供應(yīng)問題；從碳的角度來看，氫可以幫助許多領(lǐng)域脫碳，固碳甚至實(shí)現(xiàn)負(fù)碳。
專家呼吁關(guān)注硬技術(shù)
如何更好地發(fā)揮氫能的多重作用？郭烈錦認(rèn)為，行業(yè)應(yīng)更加注重硬技術(shù)，促進(jìn)核心技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。
“目前，氫能產(chǎn)業(yè)鏈從制取、儲(chǔ)存到應(yīng)用都有許多技術(shù)環(huán)節(jié)需要?jiǎng)?chuàng)新和發(fā)展。”葉思宇認(rèn)為，燃料電池汽車示范城市群政策特別強(qiáng)調(diào)，缺乏核心技術(shù)和關(guān)鍵部件是行業(yè)需要密切關(guān)注的重要方向，將大大促進(jìn)燃料電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
以氫能上游制氫端為例，郭烈錦認(rèn)為，在示范城市群政策的推動(dòng)下，我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好。但客觀上，可再生能源制氫成本占比高，綠氫富裕區(qū)與應(yīng)用區(qū)嚴(yán)重錯(cuò)位，導(dǎo)致綠氫制取和儲(chǔ)運(yùn)價(jià)格居高不下。“太陽能水電解制氫技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效清潔的資源回收利用。五年內(nèi)，中國有可能走出產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；瘧?yīng)用的道路，未來將形成以氫電為主的能源體系。”
面對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的成本、儲(chǔ)運(yùn)等挑戰(zhàn)，國內(nèi)外開始研究氨作為氫介質(zhì)。澳大利亞工程院院士程一兵表示，氨不僅是一種便于安全運(yùn)輸?shù)膬?chǔ)氫介質(zhì)，也是一種可再生零碳燃料，對(duì)硅酸鹽建材和火力發(fā)電行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和具有重要意義。
據(jù)報(bào)道，目前我國年氨產(chǎn)量高達(dá)1.8億噸，合成技術(shù)成熟，運(yùn)輸安全標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)完善，發(fā)展條件良好。但程一兵也提醒說，氨作為燃料應(yīng)用也存在技術(shù)挑戰(zhàn)，如內(nèi)燃機(jī)燃燒時(shí)氨難點(diǎn)火，加熱值不高，需要進(jìn)一步研究和克服。
政產(chǎn)學(xué)研用要緊密結(jié)合
“從某種意義上說，制氫、儲(chǔ)氫和燃料電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化是突破的重要方向，也是業(yè)界公認(rèn)的卡脖子環(huán)節(jié)?！比~思宇認(rèn)為，從燃料電池的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來看，這涉及到材料科學(xué)、電子工程、整車集成等領(lǐng)域。因此，燃料電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展不是一個(gè)簡單的材料或應(yīng)用問題，而是一個(gè)系統(tǒng)工程，任何單一領(lǐng)域的突破都不能完全解決工業(yè)化的瓶頸。
“同時(shí)，從上游材料研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化到終端應(yīng)用，涉及多層次的項(xiàng)目驗(yàn)證，這些項(xiàng)目驗(yàn)證過程中的密切合作也非常重要?！比~思宇建議，政府應(yīng)適當(dāng)指導(dǎo)和鼓勵(lì)整個(gè)項(xiàng)目驗(yàn)證過程，促進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的項(xiàng)目驗(yàn)證。同時(shí)，要加強(qiáng)以產(chǎn)業(yè)化為導(dǎo)向的“政產(chǎn)學(xué)研用”的密切合作，促進(jìn)氫燃料電池的持續(xù)技術(shù)進(jìn)步。
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