氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展正迎來新的風(fēng)口。

截至目前，我國有超過25個城市宣稱，正在進(jìn)行氫能和燃料電池的產(chǎn)業(yè)布局，部分城市還公布了未來發(fā)展的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，并稱政府將對氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)給予大力的政策扶持。一時間，城市之間爭奪氫能產(chǎn)業(yè)制高點的戰(zhàn)爭正在打響。

中國工程院院士、燃料電池技術(shù)專家衣寶廉認(rèn)為，政府發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的熱情，一方面讓中國成了全球的焦點之一，使得人才、資金和技術(shù)不斷向中國聚集，有利于推動氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另一方面，城市之間的競爭在加劇，可能會導(dǎo)致這一產(chǎn)業(yè)低端重復(fù)性建設(shè)問題重現(xiàn)，未來可能會走其他制造業(yè)的老路。

日前，就制氫、氫氣儲存與運輸，以及燃料電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)等問題，第一元素專訪了衣寶廉院士，以下是采訪實錄。

建議成立氫能國家專項

記者：2019年氫能被寫入了政府工作報告，但與日本、韓國等國家相比，我們發(fā)展氫能的國家戰(zhàn)略還未形成，是否要建立氫能發(fā)展的國家戰(zhàn)略？

衣寶廉：氫能在我國能源轉(zhuǎn)型過程中起到一個橋梁作用，它是從化石能源向可再生能源過渡的中間介質(zhì)。

對我國而言，整個氫能系統(tǒng)發(fā)展需要有國家戰(zhàn)略規(guī)劃，這個規(guī)劃不能只是針對燃料電池汽車，因為氫能應(yīng)用場景非常多，除了燃料電池汽車，還有冶金、燃?xì)廨啓C發(fā)電和取暖等領(lǐng)域。

我們建議，針對氫能發(fā)展，國家應(yīng)當(dāng)成立一個重大專項，把相關(guān)的實驗都做起來，這樣我們國家的氫能才能夠發(fā)展起來。

例如，目前國家在電動汽車方面有重大專項，但氫能不能包含在這個重大專項中。要讓大家對氫能有更深入的認(rèn)識，國家可以成立一個比電動車小一點的專項，包括氫能的制備運輸?shù)?，并把氫能的各種用途都放進(jìn)去，把氫能的應(yīng)用先做起來。這樣才能落到實處，推動氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

用補貼引導(dǎo)技術(shù)進(jìn)步不搞大水漫灌

記者：目前我國超過20個城市制定了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，都在試圖搶占?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點，您如何看待各地發(fā)展氫能的熱情？

衣寶廉：針對各地在宣傳大力發(fā)展氫能，我覺得應(yīng)從兩個方面理解。從正面來說，各行業(yè)的發(fā)展都是有量才有質(zhì)，地方政府發(fā)展氫能的熱情，讓中國氫能和燃料電池研發(fā)成了全球關(guān)注的焦點，這從很大程度上帶動了國外先進(jìn)技術(shù)、人才和資金進(jìn)入中國。

比如，豐田汽車與清華就建立了合作關(guān)系，共同研發(fā)燃料電池車；再比如，過去真正的燃料電池空壓機我國一家也沒有，現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有了8家，價格也大幅下降。因此，這對于中國燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起到了推動作用。

但另一方面，各地都在布局氫能產(chǎn)業(yè)也會帶來一定的負(fù)面作用，比如相互挖人才、低水平重復(fù)建設(shè)等問題，應(yīng)該引起國家的重視。

記者：針對這種情況，需要怎么去解決？

衣寶廉：氫能和燃料電池行業(yè)發(fā)展目前還需要國家補貼，因此可以用補貼這個杠桿來做技術(shù)引導(dǎo)，不能大水漫灌，提高補貼的門檻，不是所有燃料電池汽車都給補貼，而是要根據(jù)性能、續(xù)航里程做出判斷，而且每年要進(jìn)行評定，接受補貼的企業(yè)，需要加快技術(shù)創(chuàng)新，每年在技術(shù)上上一個臺階，避免重蹈鋰電池車補貼的覆轍。

為此，國家可以成立獨立的第三方的監(jiān)測機構(gòu)，每年對每一種車型進(jìn)行監(jiān)測，能否拿到補貼要讓第三方數(shù)據(jù)說話，這樣才能用補貼作為推動力，加快國內(nèi)技術(shù)的進(jìn)步。

制氫要首選“三棄”電量

記者：很多人對制氫環(huán)節(jié)持有不同意見，比如有人認(rèn)為煤制氫或者化工制氫，一樣會帶來排放問題，而電解水制氫能源消耗比較大，在制氫問題上，您有怎樣的觀點？

衣寶廉：談制氫要先看看氫氣成本問題。目前制氫成本和運輸加注成本幾乎是1：1，煤質(zhì)氫成本約2元/立方米，到了加氫站就變成了4元，按照11立方米約合一公斤計算，氫氣成本約44元/公斤，這樣計算燃料電池車燃料成本跟燃油車差不多。

按照上述的成本，燃料電池車運營成本會非常高，跟燃油車相比沒有優(yōu)勢，更不能和鋰電池汽車競爭了。目前鋰電池電動車100公里平均約15度電，而電價只有0.5元/度，每百公里只需要7.5元。

這種情況下，制氫首選應(yīng)該是棄風(fēng)棄光和棄水電量制氫，這不僅能夠降低成本，也符合環(huán)保上的要求。當(dāng)然需要選擇示范地區(qū)，目前電解水制氫，1立方米氫氣需要4-5度電，而1立方米氫氣用于燃料電池發(fā)電只能發(fā)2度，所以效率上比較低。

因此，氫氣的來源上，一定是用“三棄”的電量制氫，因為這部分價格僅為0.1-0.2元/度。如果直接用電網(wǎng)的電制氫，經(jīng)濟(jì)上根本沒有可行性。

另外，我國的氯堿廠、重化工企業(yè)的副產(chǎn)氫產(chǎn)量非常大，這部分可以充分利用起來。就地方政府而言，發(fā)展氫能源汽車產(chǎn)業(yè)，首先也必須把氫源問題列入在內(nèi)，要先考慮城市附近是否有氫源，是否符合低成本制氫的條件。

就煤質(zhì)氫而言，要跟電解水制氫結(jié)合起來。用電解水制氫副產(chǎn)的氧氣，做煤氣化，這樣可以產(chǎn)生高純度的二氧化碳，封存和利用都比較方便，并可以形成制氫的產(chǎn)業(yè)閉環(huán)。

電動車的短板是安全燃料電池車的短板是價格

記者：有觀點認(rèn)為，氫燃料電池汽車未來更多替代柴油車，而純電動汽車更多代替汽油車，這種觀點您認(rèn)可嗎？未來純電動汽車和氫燃料電池汽車多大意義上存在競爭關(guān)系？

衣寶廉：這個觀點是歐陽明高院士提出來的，我基本上是同意的。燃料電池汽車優(yōu)點在于儲能量高，續(xù)航里程長，與柴油車性能類似，比較容易代替柴油車。而鋰離子電動車更容易替代以市內(nèi)交通為主的汽油車。

但這個觀點還不全面，是暫時的平衡。鋰離子純電動汽車的致命問題在于安全性，按照目前萬分之一到十萬分之一的起火爆炸幾率，它是沒有前途的，早晚會被燃料電池汽車代替。

在安全性不能解決的情況下，越追求續(xù)航里程，裝的電池越多危險性就越大。因此鋰電池車只有解決了安全的短板，才能在短程領(lǐng)域跟燃料電池汽車相競爭。不解決安全性，未來它不輸給燃料電池車，也會輸給其他的技術(shù)路線。

燃料電池車的短板在于價格太高，表現(xiàn)在一是技術(shù)門檻高，二是貴金屬鉑用量一定要降低。目前一輛燃料電池車的價格是鋰離子電池車的1.5-2倍，如果燃料電池車成本不降下來，將來也沒有市場。因此，這兩個技術(shù)路線都有短板，誰率先解決了短板，誰可能通吃。

記者：燃料電池汽車的安全性如何看？

衣寶廉：燃料電池汽車安全性非常高，我搞了一輩子燃料電池，從沒有遇到一起安全事故。氫在敞開空間，非常安全，泄露之后馬上揮發(fā)，不會發(fā)生爆炸起火。

國內(nèi)外都進(jìn)行了實驗，用槍把氫瓶打一個孔，著了火之后一條線向上沖，并不會爆炸。因此在敞開空間，氫氣車比燃油車安全性還要高。

但是在密閉空間，一定要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)放置氫氣報警器，而且自動啟動排放裝置?；诖?，燃料電池車最好不進(jìn)入車庫，在室外最安全。因此，在電堆的研發(fā)上，一定要抗低溫，至少要零下30度以下。

記者：氫能的儲運目前面臨著較大的技術(shù)難題，成本也相對較高，您認(rèn)為在氫的儲運方面，未來需要在哪些方面加強技術(shù)攻關(guān)？

衣寶廉：氫氣儲運有很多方式，其中液氫是未來儲氫和運輸?shù)闹匾绞街唬毡纠玫臍淠芫褪菑陌拇罄麃喭ㄟ^液氫方式輸送的，但是液氫有一個問題，在液化和利用過程中，三分之一的能量損耗掉了。

目前還有一種方式是，利用天然氣管道運輸，德國和美國都在用天然氣管道運輸氫氣，把“三棄”電量所制的氫氣，直接輸送到天然氣管道中，目前歐洲天然氣管道的氫含量可達(dá)5%，這些氫氣可作為下游民用，也可用于燃?xì)廨啓C發(fā)電。

另一種是有機化合物輸氫，本質(zhì)上是苯和甲苯之間的轉(zhuǎn)換，但需要200度左右的高溫，儲氫可以到達(dá)5-6%，像運柴油一樣。

與日本的三方面差距

記者：在燃料電池技術(shù)和研發(fā)上，我國與日本等國還存在較大差距，這種差距的核心問題是什么？

衣寶廉：我們跟日本的差距有以下幾個方面，一是電堆的比功率、可靠性和耐久性都與日本有差距。為什么會有這樣的差距，因為我們國家的模仿力強，但創(chuàng)新力比較弱。因此我們必須加強自己的創(chuàng)新，不能總是跟跑。

二是日本是全球采購，關(guān)鍵的零部件不受限，而我國在采購環(huán)節(jié)會受限，因此我們要發(fā)展自己的產(chǎn)業(yè)鏈，而相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈的建立才剛剛開始。只有在中國建立燃料電池堆的產(chǎn)業(yè)鏈，成本才能夠降下來，這是跟日本相比的第二個差距。

三是在燃料電池的基礎(chǔ)研究方面我國比較弱。由于體制機制問題，在我國很多學(xué)者對基礎(chǔ)研究很難安下心來，比如鉑含量的降低，需要下大力氣去做基礎(chǔ)研究。我們的應(yīng)用研究做的比較好，但基礎(chǔ)研究的經(jīng)費來源如何處理，這都是問題。我認(rèn)為科研要有分工，基礎(chǔ)研究是為明天、后天做準(zhǔn)備，這個需要更高層面去協(xié)調(diào)解決。

記者：發(fā)展氫能及燃料電池汽車，目前面臨的最大制約因素是什么？您有怎樣的建議？

衣寶廉：現(xiàn)在國內(nèi)發(fā)展氫能和燃料電池的形勢比較好，但我們這個產(chǎn)業(yè)的合作精神比較弱。大家看到燃料電池可能賺錢了，很多企業(yè)就自己單立門戶了，不能夠協(xié)同攻關(guān)、共同攻克難題。有時候還會相互挖墻腳，這種現(xiàn)象對于還處于初期的產(chǎn)業(yè)而言，確實是一個問題。因此我們需要協(xié)同攻關(guān)，創(chuàng)新發(fā)展，這是第一。

第二，我們要建立自己的產(chǎn)業(yè)鏈，動員企業(yè)家投資，從關(guān)鍵部件到電堆和系統(tǒng)進(jìn)行投資，目前這方面做的還不錯。

第三，建議做一個示范計劃。鋰離子汽車之前搞過一個“十城千輛”的計劃，效果不錯。燃料電池汽車不會短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化，也應(yīng)該有個類似的計劃進(jìn)行推廣，對既沒有廉價氫源，又沒有燃料電池制造產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的地方，不適于選作示范城市。

除了靠國家補貼推動技術(shù)進(jìn)步以外，還希望國家選擇十個具有基礎(chǔ)的城市進(jìn)行試驗，進(jìn)而推動整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。