中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長(zhǎng) 傅向升

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

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氫能正成為發(fā)達(dá)國(guó)家未來(lái)能源轉(zhuǎn)型之重要方向

氫能作為零碳能源，在解決能源危機(jī)、氣候變暖和環(huán)境污染等方面可以發(fā)揮重要作用，有學(xué)者提出“氫能是21世紀(jì)的終極能源。美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)都有過(guò)非常大的氫能發(fā)展規(guī)劃，最近美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室發(fā)布，到2050年，美國(guó)對(duì)氫的需求可能會(huì)從今天的1000萬(wàn)噸增加到每年2200萬(wàn)噸至4100萬(wàn)噸，預(yù)測(cè)如果算上燃料電池汽車(chē)等相關(guān)產(chǎn)品的收入，屆時(shí)總市場(chǎng)潛力將達(dá)到11萬(wàn)億美元。

歐洲氫能概念正在迅速興起，歐盟委員會(huì)認(rèn)為氫在歐洲能源結(jié)構(gòu)中所占的比例將 從2019年的不到2％增長(zhǎng)到2050年的13%~14％，德國(guó)和法國(guó)官方都在建設(shè)氫能基地積極開(kāi)展試驗(yàn)。

法國(guó)政府近日公布了國(guó)家氫能源計(jì)劃，將在未來(lái)10年內(nèi)投資72億歐元推動(dòng)氫能源生產(chǎn)與應(yīng)用，包括大規(guī)模建設(shè)安裝水電解裝置、促進(jìn)交通工具使用氫燃料電池等。并逐步構(gòu)筑以法國(guó)技術(shù)為核心并覆蓋全球的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，法國(guó)政府將召集國(guó)內(nèi)所有氫能源上下游企業(yè)參與組建“法國(guó)國(guó)家氫能委員會(huì)”，法國(guó)有一批很有實(shí)力的企業(yè)集團(tuán)正在主攻氫能源，法液空主攻氫氣生產(chǎn)，法國(guó)燃?xì)饧瘓F(tuán)主攻天然氣網(wǎng)絡(luò)注入氫氣，法國(guó)電力集團(tuán)和道達(dá)爾集團(tuán)主攻氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，阿爾斯通公司研制了全球唯一投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的氫動(dòng)力火車(chē)，空客還計(jì)劃2035年推出氫能客機(jī)，巴黎的氫能源出租車(chē)今年底將超過(guò)600輛。

英國(guó)剛剛公布了綠色工業(yè)革命“十點(diǎn)計(jì)劃”， 其中氫能到2030年，實(shí)現(xiàn)5吉瓦的低碳?xì)淠墚a(chǎn)能，供給產(chǎn)業(yè)、交通、電力和住宅，在十年內(nèi)建設(shè)首個(gè)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(chē)銷(xiāo)售已過(guò)萬(wàn)輛，韓國(guó)《氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展線(xiàn)路圖》，澳大利亞能源部最新出臺(tái)的“技術(shù)投資路線(xiàn)圖”中，氫氣被列為優(yōu)先項(xiàng)目，包括由豐富的風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源生產(chǎn)的“綠氫”，由天然氣生產(chǎn)的“藍(lán)氫”等，這些國(guó)家都從國(guó)家層面制定了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃及路線(xiàn)圖。

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氫能發(fā)展離不開(kāi)化工材料之關(guān)鍵

我國(guó)目前是最大的氫氣生產(chǎn)國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)年產(chǎn)量約2500萬(wàn)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(jì)上也過(guò)關(guān)的成熟工藝。氫若作為能源使用，其發(fā)展和應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、運(yùn)氫、儲(chǔ)氫、加氫和氫燃料電池汽車(chē)多個(gè)環(huán)節(jié)，化工領(lǐng)域的人們都熟悉，運(yùn)氫、儲(chǔ)氫、加氫站等所需材料都與化工材料及其復(fù)合材料密切相關(guān)（如碳纖維復(fù)合材料氫氣瓶），氫燃料電池汽車(chē)要正常行駛，氫燃料電池的質(zhì)子膜、催化劑等關(guān)鍵材料更是化工材料。

作為氫能產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵和基礎(chǔ)環(huán)節(jié)是制氫，無(wú)論是現(xiàn)在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的化石燃料（煤、天然氣或石油）制氫、電解水制氫、生物質(zhì)氣化、還是特殊場(chǎng)景應(yīng)用的甲醇制氫、氨分解制氫，這些都是通過(guò)化學(xué)法、并使用催化劑來(lái)獲得氫氣，這些氫氣的提純以及工業(yè)副產(chǎn)氫氣（氯堿、焦?fàn)t氣、合成氨馳放氣）的回收與提純都是依靠化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)，所以氫能的發(fā)展首先有賴(lài)于化工技術(shù)和化工材料的重要支撐與保障。

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創(chuàng)新是氫能承載未來(lái)能源轉(zhuǎn)型之瓶頸

氫能之所以成為人們能源轉(zhuǎn)型所關(guān)注的焦點(diǎn)，就是因?yàn)闅淠苁乔鍧嵞茉?，使用以后只生成水，沒(méi)有任何污染、對(duì)環(huán)境和大氣不產(chǎn)生任何危害物質(zhì)，即所稱(chēng)零碳能源，才有人預(yù)言“氫能將成為人類(lèi)21世紀(jì)的終極能源”。

能不能成為終極能源呢？恐怕還有很長(zhǎng)的創(chuàng)新之路需要跨越。就 第一個(gè)環(huán)節(jié)制氫來(lái)說(shuō)，目前技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)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(wú)論是以煤為原料還是以天然氣為原料，都會(huì)排放大量的溫室氣體二氧化碳， 據(jù)測(cè)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(lán)氫”。

目前制氫另一個(gè)成熟工藝是電解水制氫，如果在我國(guó)以煤電為主（占60%~70%）的能源結(jié)構(gòu)來(lái)看，獲得電能的過(guò)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(fēng)電等可再生能源電解水所獲得的氫才屬于“綠氫”，才稱(chēng)得上是清潔能源。實(shí)際上目前的電解水制氫 還 有一個(gè)成本問(wèn)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(jià)計(jì)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(diào)研，他們正在建設(shè)用光伏電電解水制氫，一期是8000萬(wàn)m3/年，他們計(jì)算的成本是1.54元/m3、即16.94元/公斤。

所以，當(dāng)前很多地方鼓勵(lì)氫燃料汽車(chē)試點(diǎn)的政策，不僅對(duì)購(gòu)置車(chē)輛有不菲的補(bǔ)貼，而且加氫每公斤也補(bǔ)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?fàn)t氣以及丙烷脫氫等副產(chǎn)氫回收提純以后，作為實(shí)驗(yàn)和試點(diǎn)示范氫能比較現(xiàn)實(shí)。

實(shí)際上氫作為清潔能源、甚至是終極能源的可行來(lái)源，應(yīng)該是太陽(yáng)光分解水獲得氫技術(shù)的成熟和產(chǎn)業(yè)化，這是世界關(guān)注的重大創(chuàng)新項(xiàng)目，我國(guó)也在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)，關(guān)鍵是催化劑。三菱化學(xué)已經(jīng)研發(fā)了18年，去年能效轉(zhuǎn)化率已達(dá)4.8%，三菱化學(xué)首席技術(shù)官預(yù)測(cè)能效轉(zhuǎn)化率達(dá)10%，經(jīng)濟(jì)上即可過(guò)關(guān)。歐洲化學(xué)工業(yè)理事會(huì)預(yù)測(cè)：太陽(yáng)光分解水將在2040年以后開(kāi)展示范。除了制氫技術(shù)方面的創(chuàng)新，運(yùn)氫、儲(chǔ)氫、加氫及其氫燃料電池等各個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵材料，也有很多需要?jiǎng)?chuàng)新的內(nèi)容（新型材料及其質(zhì)量、成本等），所以創(chuàng)新是氫成為清潔能源、能否大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸，相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些問(wèn)題都將逐一得到解決。

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氫能發(fā)展須國(guó)際合作之路徑

氫能得到人們的重視、并作為清潔能源重點(diǎn)發(fā)展，是為了推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型，能源轉(zhuǎn)型的主要目的是應(yīng)對(duì)氣候變暖，關(guān)鍵是碳減排。據(jù)測(cè)算目前全球每年二氧化碳的排放量約331億噸，要實(shí)現(xiàn)本世紀(jì)末氣溫升高控制在1.5攝氏度以?xún)?nèi)，氫能成為關(guān)注與發(fā)展的焦點(diǎn)，與應(yīng)對(duì)氣候變化、碳減排以及碳達(dá)峰、碳中和，都需要人類(lèi)的共識(shí)和我們的共同行動(dòng)。

歐洲的合作走在了前頭，歐盟已有14個(gè)成員國(guó)制定了氫能發(fā)展規(guī)劃，同時(shí)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(shè)300萬(wàn)噸的氫氣產(chǎn)能。最近有報(bào)道，德國(guó)與澳大利亞已簽署協(xié)議，就氫合作的潛力展開(kāi)聯(lián)合可行性研究，其中包括兩國(guó)之間氫供應(yīng)鏈的未來(lái)發(fā)展，主要是希望利用澳大利亞的風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)產(chǎn)出氫能出口到德國(guó)，以幫助德國(guó)盡快淘汰煤炭的使用。德國(guó)聯(lián)邦教研部表示，到2030年德國(guó)的氫氣需求約300萬(wàn)噸，其中15%預(yù)計(jì)將來(lái)自國(guó)內(nèi)，其余將需要進(jìn)口，按照全球標(biāo)準(zhǔn)澳大利亞具有極好條件，能低成本高效益生產(chǎn)“綠氫”的國(guó)家，將作為德國(guó)的長(zhǎng)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(diǎn)、甚至是熱點(diǎn)的時(shí)候，希望氫能這個(gè)新的領(lǐng)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(shí)施和落地，特別是希望通過(guò)創(chuàng)新真正有效地推動(dòng)我國(guó)的能源轉(zhuǎn)型和能源革命，為我國(guó)的能源安全和碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)！

作者：中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長(zhǎng) 傅向升

來(lái)源：中國(guó)化工信息周刊