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凌文院士：氫能，關鍵技術裝備有待突破
“中國氫燃料電池小規模示范應用將在2020年實現轉型，2020年至2030年，氫燃料電池將大規模商業化應用。”中國氫能源及燃料電池產業創新戰略聯盟理事長、國家能源集團總經理、中國工程院院士凌文近日在2018中國能源研究會年會上說。
據凌文介紹，如今氫燃料電池已實現技術突破，在交通領域的應用是目前氫能發展的強勁動力。2050年，氫在我國終端能源體系占比將達到10%，其中4.5%應用在交通，3.5%在化工，1%在建筑，成為我國能源結構的重要組成部分。
采訪中，業內人士普遍認為，氫能在2020年后會迅猛發展，不過，不容忽視的問題是，目前我國氫能基礎設施建設薄弱，氫能產業關鍵技術裝備還有待突破。
文丨蘇南
中國能源報記者
我國已是第一制氫大國
凌文表示，氫能將成為我國終端能源體系的消費主體與其特性密不可分。氫存在于各種物質中，是地球上存量最大的物質。氫本身還是可再生能源，儲量充裕且高效，應用前景非常廣闊。氫能作為高能量密度無污染排放的二次能源，是有效耦合傳統化石能源和可再生能源系統，構建清潔低碳、安全高效現代能源體系的重要能源。
“中國發展氫能符合國情要求，氫能的廣泛應用將促進我國能源轉型升級。”凌文表示，2017年，我國能源消費總量44.9億噸標煤，居世界第一。以煤為主的能源結構較長時間內難以改變，而煤制氫在所有制氫方式中是成本最低的。此外，我國焦制氣、煤化油、煤化工等化工企業制氫量很大，中國是一個適合氫能發展的巨大市場，可以將氫應用在車用動力、分布式發電等領域。隨著我國可再生能源裝機量逐年增長，每年可再生能源棄電量驚人。例如，國家能源集團所屬的大渡河流域水電站，去年一年的棄電量為120億度。如果用這些棄電去電解水制氫，5度電換1方氫，大約可制氫24億方。
有統計數據顯示，我國已經是世界第一大制氫國。現有煤氣化制氫約1000萬噸，成本6—10元/公斤；天然氣制氫300萬噸以上，成本約13—23元/公斤；石油制氫300萬噸，成本18元/公斤；工業副產氫約800萬噸，成本10—16元/公斤；電解水制氫100萬噸，成本19—80元/公斤。此外，我國擁有良好的可再生能源制氫基礎，每年風電、光伏、水電等新能源電源限電約1000億度，可用于電解水制氫約200萬噸。
基礎設施建設薄弱
雖然我國制氫量排名世界首位，但據凌文介紹，與美國、日本、歐盟等高度重視氫能領域發展的國家相比，我國的氫能生產技術水平、制氫設備、輸配氫能的技術和設施等均有不小差距。
以氫燃料電池汽車產業為例，與發達國家相比，我國氫能基礎設施建設比較薄弱。凌文指出，我國目前在建的加氫站有33座，建成的加氫站僅15座，其中10座為固定式，且大部分站的日加氫能力在200公斤以下，并且未按照美國機動車工程師學會（SAE）標準執行。而日本已建成94座、德國56座、美國40座符合SAE標準的加氫站。
不過，一個令人振奮的消息是，我國首個符合35MPa/70MPa雙模國際標準的加氫站示范項目預計于今年12月在江蘇如皋建成，日加氫能力達到1000公斤，這將是國內第一個行政審批完備、完全市場化開發、全天候24小時持續運營的商業加氫站。
“我國氫能應用推廣的主要障礙是基礎設施發展滯后，這主要與我國現階段氫氣需求量小有關。”凌文直言，“加氫站投資成本高也是制約氫能應用推廣的緣由之一，氫企業需要把氫氣到廠價與出售價控制在20—25元/公斤之間，才能實現完全商業化的盈虧平衡。”
關鍵技術裝備待突破
氫氣雖然廣泛存在，但是在合適的成本下以安全工藝將氫氣提取并不容易，我國氫能生產的關鍵裝備技術亟待突破。記者了解到，制氫環節的電解槽，儲氫環節的車載氫罐，加氫站環節的氫氣壓縮機、加氫機，燃料電池環節的雙極板表面處理、膜電極噴涂設備，檢測測試環節的燃料電池體系檢測、氫氣品質檢測等，均與國外有不少差距。
據凌文介紹，目前中國的氫能關鍵裝備技術情況是，45MPa固定儲氫裝備可生產裝備廠家少，與國外已商業運營的70MPa加氫機相比，我國仍處于試驗驗證階段；國內電流密度1.5A/cm2的成本普遍在2000元/千瓦，離國際2.5A/cm2與100元/千瓦差距較大；我國電堆體積功率約2.2—2.7千瓦/升的成本是3000元/千瓦，而國際3.1千瓦/升的電堆成本才1000元/千瓦。
“在制氫環節，我國缺少成品氫氣檢測標準；儲運環節，我國管道運輸標準尚未建立，長管拖車壓力參照天然氣等規定在20MPa內；加注環節，我國缺乏加氫站核心裝備的相關標準，現行標準安全距離較大；應用方面，我國沒有IV型瓶級70MPa相關標準。”凌文說。