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“氫能及燃料電池具有廣闊的應用前景，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將大大加快氫能和燃料電池的自主化和商業(yè)化進程。”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)計劃署氫能產(chǎn)業(yè)大會院士論壇上指出，在產(chǎn)業(yè)商業(yè)化仍面臨嚴峻成本挑戰(zhàn)的背景下，整個產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)模和技術
在碳達峰和碳中和的目標下，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展備受關注。與會院士一致認為，目前氫能產(chǎn)業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)化初期，產(chǎn)業(yè)的高質量發(fā)展離不開持續(xù)的技術創(chuàng)新和“政產(chǎn)學研用”的密切合作。
在減排和能源結構轉型中發(fā)揮關鍵作用
在降碳的目標下，氫能和燃料電池除了在交通領域大放異彩外，還將在工業(yè)、發(fā)電、民用等領域發(fā)揮重要作用。與會專家普遍認為，氫能和燃料電池作為一體化產(chǎn)品，是未來能源技術革命的重要創(chuàng)新和應用方向，將在減排和能源結構轉型中發(fā)揮關鍵作用。
中國科學院院士郭烈錦認為，碳達峰和碳中和目標的本質是二氧化碳的減排。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間內實現(xiàn)巨大的碳減排是一項極其艱巨的任務?！?/span>
“氫能產(chǎn)業(yè)鏈非常長，包括氫氣的制取、儲運、供應和終端應用。無論是燃料電池汽車、飛機、無人機、發(fā)電、民用等領域，都有非常廣闊的應用空間。”葉思宇認為，隨著可再生能源需求的進一步改善，氫能也將在其中發(fā)揮關鍵作用。可再生能源與氫能的結合可以有效抑制間歇性和季節(jié)性的缺點，保證優(yōu)質電力的生產(chǎn)；同時，電解水制備的氫氣不僅可以用于交通領域的節(jié)能減排，還可以用于工業(yè)等民用領域。
郭烈錦進一步指出，在降碳的背景下，氫能可以穩(wěn)定能源供應，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問題；從碳的角度來看，氫可以幫助許多領域脫碳，固碳甚至實現(xiàn)負碳。
專家呼吁關注硬技術
如何更好地發(fā)揮氫能的多重作用？郭烈錦認為，行業(yè)應更加注重硬技術，促進核心技術的創(chuàng)新發(fā)展。
“目前，氫能產(chǎn)業(yè)鏈從制取、儲存到應用都有許多技術環(huán)節(jié)需要創(chuàng)新和發(fā)展?！比~思宇認為，燃料電池汽車示范城市群政策特別強調，缺乏核心技術和關鍵部件是行業(yè)需要密切關注的重要方向，將大大促進燃料電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
以氫能上游制氫端為例，郭烈錦認為，在示范城市群政策的推動下，我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好。但客觀上，可再生能源制氫成本占比高，綠氫富裕區(qū)與應用區(qū)嚴重錯位，導致綠氫制取和儲運價格居高不下。“太陽能水電解制氫技術可以實現(xiàn)高效清潔的資源回收利用。五年內，中國有可能走出產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；瘧玫牡缆?，未來將形成以氫電為主的能源體系?！?/span>
面對氫能產(chǎn)業(yè)鏈的成本、儲運等挑戰(zhàn)，國內外開始研究氨作為氫介質。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輸?shù)膬浣橘|，也是一種可再生零碳燃料，對硅酸鹽建材和火力發(fā)電行業(yè)實現(xiàn)碳達峰和碳中和具有重要意義。
據(jù)報道，目前我國年氨產(chǎn)量高達1.8億噸，合成技術成熟，運輸安全標準、基礎設施建設相對完善，發(fā)展條件良好。但程一兵也提醒說，氨作為燃料應用也存在技術挑戰(zhàn)，如內燃機燃燒時氨難點火，加熱值不高，需要進一步研究和克服。
政產(chǎn)學研用要緊密結合
“從某種意義上說，制氫、儲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)界公認的卡脖子環(huán)節(jié)?！比~思宇認為，從燃料電池的整個產(chǎn)業(yè)鏈來看，這涉及到材料科學、電子工程、整車集成等領域。因此，燃料電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展不是一個簡單的材料或應用問題，而是一個系統(tǒng)工程，任何單一領域的突破都不能完全解決工業(yè)化的瓶頸。
“同時，從上游材料研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化到終端應用，涉及多層次的項目驗證，這些項目驗證過程中的密切合作也非常重要?！比~思宇建議，政府應適當指導和鼓勵整個項目驗證過程，促進整個產(chǎn)業(yè)鏈的項目驗證。同時，要加強以產(chǎn)業(yè)化為導向的“政產(chǎn)學研用”的密切合作，促進氫燃料電池的持續(xù)技術進步。
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