2024年，9名院士為氫能發展“支招”
來源：高工氫電 2024-07-29
雙碳目標下，氫能價值日益凸顯。在此背景下，在不同領域有著科學技術專長的院士不約而同地為氫能“站臺”，并為氫能未來發展建言獻策。以下是2024年1-7月，9位中國工程院及中國科學院院士在公開會議或在媒體平臺上談到有關氫能的看法與建議。
1、中國科學院院士歐陽明高：今年氫車銷量近1萬輛，明年超5萬輛
自2020年至今，我國商用車燃電系統性能在額定功率、最高效率、質量功率密度等方面均取得顯著提升，大功率、高效率系統不斷涌現，系統壽命由1萬小時提升至2萬小時，系統成本降低約50%。預計今年我國燃料電池車銷量將接近1萬輛，2025年運行的燃料電池車輛將達5萬輛以上，2035年將突破100萬輛。
2、中國工程院院士陳學東：中國氫能產業規模十萬億級
氫能具有大規模、長周期儲能優勢，被認為是可再生能源規模化利用的重要載體。中國氫能產業快速發展，形成長三角、粵港澳、環渤海等區域產業集群，帶動產業規模十萬億級。中國氫氣產能超過4000萬噸/每年，為全球最大，2022年實際產量3781萬噸。氫燃料電池商用車示范穩步推進，交通、儲能、發電、工業等多元應用生態加速形成。氫氣儲運是氫能產業鏈最重要環節，關系氫能使用安全性和經濟性，日益成為瓶頸問題。
3、中國科學院院士、西安交通大學綠色氫電全國重點實驗室主任郭烈錦：投資界現在大力投入，長遠收益巨大
構建氫能產業鏈，我認為必須緊緊圍繞實現“雙碳”目標、推動經濟轉型和可持續發展的戰略目標，從上游氫氣制取、中游儲運加注到下游推廣應用全面展開。從整個能源產業來看，將產業鏈各個鏈條間彼此孤立、分隔地去判斷評估，是不利于推動產業鏈整體構建的。應該考慮從能源的源頭到終端產物，包括主、副產品乃至廢棄物的處理，進行全面完整的、全生命周期的評估和判斷。從原材料獲取到產品形成、能源與物質轉化、加工利用等各個環節，以及環境效益、效率和成本，全生命周期地判斷其是否綠色無害、高效低成本，是否符合可持續發展原則。
就氫能應用而言，交通能源在我們能源轉型中只占很小一部分。目前我國二氧化碳排放量達到100億噸到110億噸，而交通能源排放不到10億噸，這意味著90%的排放來自其他工業領域。因此，能源轉型的關鍵是采用新的、綠色的生產方式，改變目前的發電、供熱以及工業和農業用能模式。從這個角度預測，氫能產業的需求規模實際上是數十萬億級別，如果投資界現在大力投入氫能源的開發和推廣，從長遠來看，無疑將帶來巨大收益。
4、中國工程院院士彭蘇萍：氫（泛氫）能源作為橋梁，實現傳統能源與新能源聯動發展
發展氫能一定要結合供需實際，發展目標一定是穩定、可靠、低成本的氫。從這一角度而言，氫能產業向綠氨（綠氫+氨氣）、綠色甲醇（綠氫+二氧化碳）等泛氫能源發展，有效解決了儲存和運輸的安全性和成本問題。
在雙碳目標與能源清潔化轉型背景下，建立多元化的清潔能源供應體系是未來發展趨勢。而氫（泛氫）能源作為各能源之間的橋梁，可以實現傳統能源與新能源的聯動發展。比如通過煤摻氨發電，減少煤炭消耗；通過燃料電池和內燃機技術，減少油氣在交通領域消耗，降低石油進口；通過氫能與電能的耦合，為電力系統提供更多的靈活性調節資源，提升新能源對能源系統的保障能力等。
以氫能部分替代、壓縮化石能源消耗量，從而提升清潔能源在能源結構中的占比。這不僅會進一步豐富我國的能源多元化供應體系，同時為能源安全保障機制的優化帶來新契機。
5、中國工程院院士、深圳大學特聘教授謝和平：海水直接制氫有望開辟氫能源技術和產業化新賽道
新的電解水制取氫氣方式也在開發中。其中，海水直接電解制氫技術和海上風電技術備受關注。未來綠氫的大規模生產，與風能、太陽能等可再生能源相耦合是關鍵。特別是在海上風電發展迅速，海水資源頗為豐富（地球水資源總量的97%）的背景下，利用海水直接電解制氫技術和海上風電技術向海洋要氫，成為綠氫制取的重要方向。這就像在大海上建起一座座“氫礦”，產出的綠氫可直接通過海上油氣管道等進行遠距離運輸，提供了大量氫能。
實現海水直接制氫的設想，要邁過不少技術門檻。電解海水制取氫有兩種方式：一是淡化海水至純水再制氫，技術復雜、成本高，難以規模化生產；二是海水直接電解制氫，難點在于海水成分復雜，對設備中的催化劑、電極、隔膜要求很高。經過長期攻關，我們嘗試用物理力學方法，在一種透氣不透水的“膜”作用下，把海水里的水汽“抽”出來，隔絕海水中的雜質離子，從而使水汽成為電解制氫用的“純水”，向電解液補水。2022年11月，這一成果發表在《自然》雜志，后被科技部評為2022年中國科學十大進展之一。未來，海水直接制氫有望開辟氫能源技術和產業化新賽道。
6、德國國家工程院院士、天府新能源研究院院長雷憲章：以科技賦能提振新質生產力綠色氫能產業的發展
四川是我國發展的戰略腹地，清潔能源豐富，發展氫能潛力巨大，在國家能源安全新戰略中具有十分重要的地位，要堅持以科技賦能提振新質生產力綠色氫能產業的發展。
當前以綠氫產業為代表的新能源發展關鍵是要解決新能源消納、新能源穩定運行這兩個問題，暨要堅持以電氫耦合協調、可再生能源與儲能技術耦合協調為技術支撐推動綠色能源供給和新型電力系統建設，通過電解水制氫、SOFC等技術有效消納風電、光伏發電、水電等可再生能源電力，以滿足未來含高比例可再生能源電力系統的大規模儲能需求，并在能源、交通、建筑、工業等用能終端通過技術變革引領新產業賽道，助力實現雙碳目標、推動川渝氫能產業協同發展。
7、中國工程院院士、上海交通大學氫科學中心主任丁文江：“金氫工程”助推氫能發展
我國每年大概使用3000萬噸氫能，近80%來源于煤炭重整制氫，不進行二氧化碳捕集，這稱為“灰氫”。針對這種現狀，我們正在打造“金氫工程”。
“金氫工程”是我命名的。簡言之，就是在特殊催化劑的作用下，將廢棄物中的碳氫化合物，尤其是甲烷，在低能耗條件下逐級脫去氫原子，最終裂解生成氫氣和碳材料的過程。該過程利用的加熱源是工業余熱、廢熱蒸汽、地熱能等。我國每年產生約1.46億噸廢棄物，大部分都是進行填埋或者焚燒處理，環保費用很高，特別像塑料，燃燒還會產生二噁英。相比之下，“金氫工程”碳排放幾乎為零，而且產生的碳會被固定下來，甚至實現了負排放。
我國甲烷資源十分豐富，既能從大量的濕垃圾、農業廢棄物等富含碳氫元素的有機固體廢物中制取，又能從煤層氣、焦爐煤氣及其油頁巖裂解氣中分離出來，“金氫工程”可以廣泛在垃圾發電廠等場景中使用。如果將低品質的煤先轉化成甲烷，再通過“金氫工程”轉化為高純氫和高純碳材料，就可實現近零碳排放。高純度氫氣可以大批量固態存儲，并運輸到相應的使用場景，將真正實現“灰氫”變身“綠氫”的飛躍。煤和鎂，是我國最為豐富的兩種資源，通過“金氫工程”最終共同服務于氫能的發展。
8、歐洲工程院院士常焜：光能轉換為氫能的技術開發
中國、美國、日本等國家均在推進綠氫的應用。中國將氫能源作為戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。美國能源部發布的國家清潔氫能戰略和路線圖提及，到2030年，可再生電力制取綠氫產量達1000萬噸/年，成本低至1美元/千克。
常焜引用其他經濟學者的研究結果表示，經濟性最好的兩種將光能轉換為氫能的路線分別是，用光伏發電、電解水制氫，以及直接在催化劑的作用下用光分解水制氫。前一種技術路徑目前比較通用，其中常見的路徑包括堿性水電解、酸性水電解以及海水電解。這種技術的制氫效率提升很大程度上取決于光伏太陽能電池板的光電轉換效率提升。
常焜團隊正在開發后一種光解水制備氫氣的方法。這種技術的好處是可以大幅降低氫氣的制備成本。這項技術20世紀即誕生，但在發展中長期處于瓶頸階段。直到2021年，日本開發出世界首套100平方米的光催化水分解制氫陣列板反應器，常焜認為“這開啟了一個光解水工業化發展的進程”。待光解水技術成熟后，可以形成光催化制氫—氫氧分離—合成氨—氨用于綠色生態、農業等方向的產業鏈。
9、中國工程院院士楊春和：氫能5年內有望走入千家萬戶
樂觀估計，5年之內，通過技術的升級以及氫能源相關知識的科普，老百姓會接受氫能用于日常生活。氫能因為具有來源廣、熱值高、無污染、應用場景豐富等特點，是未來人類生活在地球上的賴以生存的能源之一。面向未來，深地儲氫是實現“雙碳”戰略和確保國家能源安全的迫切需求，已經被列為“十四五”儲能發展規劃，是我國儲能優先發展方向。氫能產業鏈相關的科技創新和技術研發將成為新學科發展方向，電解水制氫、管道輸氫、地下儲備、加氫站等全產業鏈關鍵技術需重點攻克。
來源：高工氫電
