當(dāng)前大規(guī)模電解水制氫面臨哪些機(jī)遇與挑戰(zhàn)？液氫和管道輸氫技術(shù)成熟度如何？氫燃料電池未來(lái)應(yīng)用前景怎樣？9月中旬在北京大興國(guó)際氫能示范區(qū)召開的第二屆“智領(lǐng)未來(lái)·氫聚人才”氫能產(chǎn)學(xué)研高端論壇上，多位業(yè)內(nèi)人士給出了自己的答案。

擴(kuò)大規(guī)模降低成本是制氫關(guān)鍵

與會(huì)專家認(rèn)為，相較化石能源制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣制氫，電解水制氫可結(jié)合風(fēng)力、光伏發(fā)電等可再生能源，是真正的綠氫，發(fā)展前景廣闊，但目前需降低成本，以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。

“堿水電解槽技術(shù)成熟、成本較低，占2018至2022年全球電解槽出貨量70%的以上，是未來(lái)一段時(shí)間大規(guī)模電解水制氫的主要技術(shù)路線?！碧旖蚴写箨懼茪湓O(shè)備有限公司總工程師許衛(wèi)認(rèn)為，大規(guī)模制氫系統(tǒng)的關(guān)鍵是“大規(guī)?！薄蟮碾娊庠O(shè)備可降低投資和運(yùn)行成本。但目前大規(guī)模電解水制氫還面臨標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)等方面的挑戰(zhàn)。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)定，電解水制氫只能在化工園區(qū)落地，由此限制了很多綠氫項(xiàng)目。令人欣慰的是，近兩年山東、河北、內(nèi)蒙古等省份已經(jīng)在地方政策層面對(duì)這一情況有所“解禁”。

在北京億華通科技股份有限公司副總經(jīng)理、首席技術(shù)官李飛強(qiáng)看來(lái)，電解水制氫的設(shè)備、用水、運(yùn)維成本都不高，其80%以上成本取決于電價(jià)，因此下一步的發(fā)展重點(diǎn)是擴(kuò)大規(guī)模、降低成本、實(shí)現(xiàn)高利潤(rùn)。

北京明陽(yáng)氫能科技有限公司解決方案部總監(jiān)葉鑫同樣認(rèn)為，電解水制氫設(shè)備的大型化、輕量化、模塊化非常重要，能提升系統(tǒng)整體效率、降低成本。對(duì)于綠氫制備而言，除了需考慮水耗、電耗外，還應(yīng)注重系統(tǒng)整合能力。

長(zhǎng)距離推動(dòng)純氫及摻氫管道建設(shè)

高效、低成本的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)氫能大規(guī)模應(yīng)用的保障。與會(huì)專家介紹，國(guó)內(nèi)已實(shí)現(xiàn)從液化、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)郊幼⒌臍錃鈨?chǔ)運(yùn)關(guān)鍵技術(shù)突破和裝備的自主可控發(fā)展，但仍面臨一些瓶頸。

“管道輸送是打通制氫和用氫‘最后一公里’的有效方式?！眹?guó)家管網(wǎng)工程技術(shù)創(chuàng)新公司氫能業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人邵強(qiáng)分析認(rèn)為，國(guó)內(nèi)氫資源的市場(chǎng)分布與天然氣基本一致，都是從西部地區(qū)、“三北”地區(qū)向東部地區(qū)輸送，與“西氣東輸”整體流向相同。隨著未來(lái)市場(chǎng)需求增加，中長(zhǎng)距離儲(chǔ)運(yùn)需求將推動(dòng)純氫或摻氫管道建設(shè)。在他看來(lái)，在運(yùn)輸量較高且穩(wěn)定的情況下，相比長(zhǎng)管拖車或液氫槽車，管道運(yùn)輸具有成本優(yōu)勢(shì)，而純氫管道是有望最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的方向。

“現(xiàn)在的‘卡點(diǎn)’在液氫儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，要讓液氫罐車真正上路?！敝袊?guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員、博士生導(dǎo)師謝秀娟表示，就當(dāng)前技術(shù)水平和應(yīng)用場(chǎng)景而言，氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸結(jié)合度很高，可合并研究。據(jù)她介紹，目前常用的氫氣儲(chǔ)運(yùn)方式是“壓縮氫氣+長(zhǎng)管拖車”。此外，液氫和管道輸氫的商業(yè)化路徑也相對(duì)成熟，而固態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)有機(jī)氫、載體儲(chǔ)氫等技術(shù)正在進(jìn)一步研究中。其中，液氫儲(chǔ)氫密度高、安全性更好，大規(guī)模運(yùn)用后具有儲(chǔ)運(yùn)量大、充裝快、占地小等優(yōu)勢(shì)。

李飛強(qiáng)也持有相同觀點(diǎn)。他認(rèn)為，如果建成國(guó)家級(jí)輸氫管網(wǎng)，依靠風(fēng)力、光伏發(fā)電的龐大產(chǎn)能布局，低成本離網(wǎng)制氫有望實(shí)現(xiàn)。

“純氫、摻氫管道的關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)和制造將成為氫能儲(chǔ)運(yùn)賽道的投資風(fēng)口?！鄙蹚?qiáng)建議，國(guó)家層面加快完善氫能領(lǐng)域的長(zhǎng)效監(jiān)管機(jī)制，推動(dòng)輸氫管道建設(shè)。

交通綠色化帶動(dòng)氫燃料電池應(yīng)用

在下游應(yīng)用環(huán)節(jié)，與會(huì)專家普遍看好氫燃料電池領(lǐng)域。

據(jù)李飛強(qiáng)介紹，隨著國(guó)內(nèi)車用氫燃料電池技術(shù)快速發(fā)展，超過(guò)90%的膜電極、電堆等關(guān)鍵零部件已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用?！澳壳皣?guó)內(nèi)企業(yè)已全面覆蓋催化劑、氣體擴(kuò)散層、質(zhì)子交換膜、膜電極等關(guān)鍵材料，已經(jīng)自主掌握大部分核心技術(shù)，在可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和成本方面都大幅提升?！崩铒w強(qiáng)認(rèn)為，車用氫燃料電池要實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵是大幅降低成本。據(jù)他預(yù)測(cè)，2025年以后，車用氫燃料電池材料成本可控制到1000元/千瓦時(shí)，到2030年則有望控制到200元/千瓦時(shí)。

北京氫璞創(chuàng)能科技有限公司副總經(jīng)理朱俊娥則認(rèn)為，水運(yùn)領(lǐng)域氫燃料電池應(yīng)用亟待推進(jìn)。她表示，相較道路交通場(chǎng)景，船舶保有量小、建造成本高，對(duì)動(dòng)力的需求更高，加氫、儲(chǔ)氫技術(shù)難度及對(duì)安全性的要求也更高，因此目前船用氫燃料電池的發(fā)展要慢于車載應(yīng)用。但是，目前我國(guó)船舶保有量在12萬(wàn)艘數(shù)量級(jí)，柴油動(dòng)力船舶的能耗和環(huán)保壓力較大。僅在2020年，我國(guó)船舶二氧化碳排放量就達(dá)1200萬(wàn)噸，占整個(gè)交通運(yùn)輸領(lǐng)域排放量的12.6%，因此推動(dòng)水運(yùn)交通綠色化非常必要。她認(rèn)為，車用燃料電池應(yīng)用示范已打下了良好基礎(chǔ)，成為船用燃料電池發(fā)展的重要參考。

“此前氫燃料電池在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在內(nèi)河、近海等場(chǎng)景，以客船、渡船、內(nèi)河貨船、拖輪為主，加上部分海上工程船、滾裝船，且裝機(jī)功率整體偏低。”朱俊娥表示，近年來(lái)船舶尤其是海船對(duì)于燃料電池功率的需求逐漸提升，將達(dá)到兆瓦級(jí)。

在這種情況下，船用氫燃料電池的發(fā)展關(guān)鍵在于“大功率”。朱俊娥介紹，國(guó)際海事局已出臺(tái)燃料電池臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，船用燃料電池標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范基本框架已成形。她所在的公司也正在開發(fā)船用大功率燃料電池系統(tǒng)，功率有望達(dá)到500千瓦級(jí)。