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“發(fā)展氫能源，尤其是氫燃料電池汽車，逐漸轉變中國公共交通工具的能源結構，是一項巨大的社會和系統(tǒng)工程。”
“發(fā)展氫能和燃料電池汽車是我國實現(xiàn)碳達峰和碳中和的重要戰(zhàn)略舉措，是改變我國交通工具能源結構的社會系統(tǒng)工程。” 在近期召開的中關村氫能發(fā)展論壇上，專業(yè)人士特別強調氫產業(yè)在我國低碳能源轉型中的重要程度。
但事實上，經過幾年的發(fā)展，我國氫能產業(yè)在技術創(chuàng)新和政策環(huán)境方面取得了一些突破，但尚未得到大規(guī)模應用。
據有關統(tǒng)計數據顯示，截止到去年底，中國已建好加氫站一百二十八座，累計氫燃料電池汽車7000多輛。
與此同時，氫燃料電池汽車的生產和銷售自去年以來一直沒有恢復到顯著水平。因此，如何刺激下游市場需求，促進氫能產業(yè)鏈的整體發(fā)展，使氫能應用規(guī)模實現(xiàn)質的飛躍，是氫能產業(yè)需要繼續(xù)面對的挑戰(zhàn)。
氫取代有助于減少碳排放
工程院院士彭蘇萍明確指出，中國能源體系以化石能源為主導，碳排放量負擔極大。與此同時，中國70%和40%以上的石油和天然氣對外依賴不能滿足最基礎的能源問題所需。“為了實現(xiàn)‘碳中和’的目標，我們需要將清潔能源的規(guī)模與清潔化石能源相結合。這也是大力推廣發(fā)展氫能和燃料電池產業(yè)鏈的關鍵步驟。”
工程院院士曹湘洪透露，研發(fā)氫能源能夠明顯降低化石燃料的碳排放，提高化石燃料的效率。例如，在鋼鐵生產中，氫可以代替焦炭作為還原劑，實現(xiàn)碳冶金向氫冶金的轉化。數據信息表明，全世界平均每生產制造一噸鋼鐵將釋放出來1.8噸CO2。與傳統(tǒng)的碳冶金相比，氫冶金可以減少多達85%的二氧化碳排放。”
氫能源將促進我國能源結構由傳統(tǒng)的化石能源向清潔低碳燃料改變。據我國電動汽車百人會公布的《中國氫能產業(yè)發(fā)展報告2020》預估，到2050年。氫能源將占終端設備能源消耗的10%。屆時將會有3000萬輛氫燃料電池汽車和6000萬噸的氫需求。中國將進入氫能社會。
工程院院士干勇表明，氫能源電池的產品研發(fā)已經在有序推進，氫體系的創(chuàng)建對以后氫能產業(yè)鏈的高質量發(fā)展至關重要。在干勇看來，改變傳統(tǒng)的工程建設模式，遵循配套設施的發(fā)展模式是不可行的。氫氣的生產、儲存、運輸和加注是一套新的配套系統(tǒng)工程，需要提前規(guī)劃。
安全隱患是能夠預防和把控的
在氫能發(fā)展歷程中，氫氣易燃易爆的特性引發(fā)了大家的憂慮，間接性妨礙了氫能行業(yè)的順利成長。對此，曹湘洪表示，很多人都在關注開發(fā)氫能的安全性，但只要采取適當的措施，氫能是完全可以安全使用的。從氫的物理化學性質來看，其安全風險甚至低于天然氣和汽油。
“與氫使用相關的安全風險是可控的。“由于氫氣泄漏存在著火和爆炸的風險，但過去的著火和爆炸危險數據顯示，氫氣并不比天然氣和汽油更危險。”曹湘洪解釋說，如果氫氣泄漏，氫氣會向上擴散并聚集在頂層，而液化天然氣會聚集在地面上，這就增加了發(fā)生明火的風險。
曹湘洪指出，氫安全風險防控有三條原則。
一是保證儲氫壓力容器的穩(wěn)定性和可靠性，防止氫氣泄漏。
另一方面，部署靈敏度靠譜的氫濃度傳感器和火焰檢測報警設備，及時性監(jiān)測泄漏。
最后，當金屬材料在氫氣氣氛中達到一定壓力時，會發(fā)生氫脆，立即導致泄漏事故。因此，可以根據運氫設備的壓力分布和氫氣濃度選擇合適的材料，以防止氫脆。
逐步完善技術支持體系
估計到2050年，氫能源在終端設備能源消費中占比例將提高到10%。近年來，氫能產業(yè)在經驗積累方面取得了顯著成就，但值得注意的是，氫能應用的規(guī)模仍然有限。
“中國氫能產業(yè)的主要特點是，政府促進快速發(fā)展，煤制氫仍是氫氣的主要來源，民營企業(yè)投資為主，缺乏核心技術和關鍵設備，法規(guī)和制度有待完善。”曹湘洪指出氫和燃料電池汽車在我國仍處于初期，氫行業(yè)開始快速起步態(tài)勢，一些關鍵技術和核心設備仍然落后國際先進水平，所以你必須圍繞產業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈，堅持問題導向，明確研究方向，加強產業(yè)鏈合作，加強對中國氫能產業(yè)的支持技術基礎。此外，對于不同副產物的高效低成本氫凈化技術、前瞻水電解制氫技術、固體氧化物電解水制氫技術，都需要不斷的研究和創(chuàng)新。
干勇還指出，在我國的氫能產業(yè)中，70MPa儲氫瓶、壓縮機、氫化器、膜電極注射設備、燃料電池系統(tǒng)測試等，與國外相比，還有很大的差距。然而，干勇樂觀地認為，如果中國繼續(xù)加大技術投入和政策支持，在未來兩到三年內，中國在這些領域的技術水平將與外國持平。
總而言之，氫能源的開發(fā)利用是一個系統(tǒng)工程，要完整的、系統(tǒng)的技術支持。針對我國存在的問題和差距，應加大研發(fā)投入，開展協(xié)同創(chuàng)新，安排多方一起科技攻關，產生一連串支撐氫能開發(fā)利用的技術。”曹湘洪說。
