2021年是氫能產(chǎn)業(yè)理想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)之年。在“雙碳”政策和燃料電池汽車示范城市群背景下，氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。氫云鏈發(fā)先，2021年入局企業(yè)數(shù)量激增，產(chǎn)業(yè)分工逐步明顯，氫能在各領(lǐng)域的應(yīng)用方式也逐漸清晰，各環(huán)節(jié)的問(wèn)題也逐漸細(xì)化。來(lái)自不同領(lǐng)域的院士們結(jié)合自身的學(xué)科背景，針對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的具體問(wèn)題時(shí)而針砭時(shí)弊，時(shí)而指點(diǎn)江山，為氫能產(chǎn)也化建言獻(xiàn)策，如衣寶廉老師等為代表的院士堪稱產(chǎn)業(yè)守護(hù)者、促進(jìn)者和實(shí)踐者！氫云鏈?zhǔn)崂砹?021年9個(gè)領(lǐng)域的20位院士對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)的建言獻(xiàn)策，通過(guò)回顧院士們的評(píng)論，可以更清楚地了解氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展階段，更準(zhǔn)確的判斷產(chǎn)業(yè)的難點(diǎn)、重點(diǎn)和發(fā)展方向。
一
氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展情況
01
衣寶廉院士：
大幅降低氫能產(chǎn)業(yè)成本，盡快實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化
衣寶廉院士院士認(rèn)為，燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化是氫能應(yīng)用的突破口，我們要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料與部件的批量生產(chǎn)，大幅度降低燃料電池車、加氫站建設(shè)和氫源的成本，盡快實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化?！敖档腿剂想姵仉姸训某杀?，一是提高電堆的比重率；二是實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料，電催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板、膜電極三合一和電堆批量生產(chǎn)；三是依據(jù)工況和電堆適宜的運(yùn)行條件制定控制策略，確保電池系統(tǒng)的可靠性與耐久性；四是降低燃料電池的PEMFC典型極化曲線。
氫氣成本方面。采用天然氣或純氫管網(wǎng)輸送氫氣，加氫站加的氫可降至每公斤30元以下，車的運(yùn)行費(fèi)用就可以和燃油車競(jìng)爭(zhēng)了。加氫站方面。實(shí)現(xiàn)氫氣壓縮機(jī)，高壓儲(chǔ)氫瓶和加氫機(jī)等國(guó)產(chǎn)化和批量生產(chǎn)，建油、氫、電合建站，就可以大幅度降低加氫站的建設(shè)費(fèi)用，待加氫站達(dá)到一定密度，再示范商業(yè)化乘用車?！?/span>
02
歐陽(yáng)明高院士：
我們即將進(jìn)入燃料電池技術(shù)突破的下一個(gè)十年
歐陽(yáng)明高院士認(rèn)為，氫能和燃料電池總體看法是樂(lè)觀的，尤其是從整個(gè)氫能看更是如此，燃料電池是氫能的先導(dǎo)部分，是引領(lǐng)部分，或者說(shuō)核心部分。氫燃料電池技術(shù)突破的節(jié)點(diǎn)比動(dòng)力電池晚了十多年，現(xiàn)在氫燃料電池會(huì)進(jìn)入成本下降的快速通道，跟十年前動(dòng)力電池成本開(kāi)始快速下降是差不多的?？偟目?，氫能燃料電池汽車關(guān)鍵的決定期是未來(lái)五年，要努力利用這五年的窗口期把氫能燃料電池汽車搞起來(lái)。
今后五年政府的支持和引導(dǎo)還是非常重要的，地方政府也要因地制宜、量力而行，如果急功近利，將欲速不達(dá)，最后就是一地雞毛，還是要堅(jiān)持市場(chǎng)主導(dǎo)。
“我們正在從新能源汽車市場(chǎng)的需求不足過(guò)渡到供不應(yīng)求；從政府驅(qū)動(dòng)開(kāi)始經(jīng)過(guò)市場(chǎng)與政府雙驅(qū)動(dòng)階段，轉(zhuǎn)型到市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為主導(dǎo)的階段；從培育期、成長(zhǎng)期到現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期；從示范到商業(yè)化現(xiàn)在已經(jīng)到規(guī)模產(chǎn)業(yè)化；從乘用車的電動(dòng)化發(fā)展到了商用車的電動(dòng)化；從電池技術(shù)突破的上個(gè)十年即將進(jìn)入燃料電池技術(shù)突破的下一個(gè)十年；從新能源汽車的量變即將引發(fā)汽車整個(gè)產(chǎn)業(yè)的質(zhì)變；從汽車電動(dòng)化即將發(fā)展到交通全面電動(dòng)化，包括電動(dòng)飛機(jī)、電動(dòng)輪船等；從新能源汽車發(fā)展到新能源革命，電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)在爆發(fā)，光伏制氫今年也是元年?！?/span>
03
葉思宇院士：
示范城市群背景下膜電極的創(chuàng)新研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化思路
葉思宇院士認(rèn)為，燃料電池從某種意義上說(shuō)，它的產(chǎn)業(yè)化并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的材料問(wèn)題，也不是簡(jiǎn)單的工程問(wèn)題，更不是一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用問(wèn)題，它是一個(gè)真正系統(tǒng)工程。從燃料電池整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)說(shuō)，從最上游的燃料電池材料研發(fā)，包括催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙、樹(shù)脂等里面涉及的很多是材料科學(xué)的問(wèn)題，當(dāng)這些材料應(yīng)用到膜電極層面，更多的關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)上，電極材料和樹(shù)脂、碳紙、質(zhì)子交換膜等的界面和表面的問(wèn)題。
它應(yīng)用到燃料電池電堆和系統(tǒng)體系也涉及到很多工程問(wèn)題，包括一些流體力學(xué)等，最終到了車上還有很多電子工程、電機(jī)工程、整車集成等問(wèn)題，這一切的問(wèn)題是整個(gè)系統(tǒng)工程，任何一個(gè)單一的領(lǐng)域突破和發(fā)現(xiàn)都不能完全解決這個(gè)問(wèn)題。 同時(shí)，從上游的材料研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化到終端的應(yīng)用過(guò)程，涉及到非常多層級(jí)的工程驗(yàn)證，這些工程驗(yàn)證中的密切配合也是非常重要，可見(jiàn)這一切都要依賴于大學(xué)研究所與企業(yè)界的緊密合作。
“我們通常談到燃料電池至今成本仍然非常高的一個(gè)重要原因，就是我們還處于產(chǎn)業(yè)化初期，還沒(méi)有達(dá)到一定的規(guī)?；Ｕ\(chéng)然規(guī)?；奶岣吣軌驑O大地降低燃料電池的成本，但是創(chuàng)新研發(fā)特別是關(guān)鍵材料和新方法、新手段的應(yīng)用，能夠加速這個(gè)產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程?！?/span>
04
陳學(xué)東院士：
氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)仍需突破
陳學(xué)東院士指出，氫能是二次能源，發(fā)展氫能源的碳減排效果取決于產(chǎn)生氫氣的一次能源種類，其經(jīng)濟(jì)性還要考量其對(duì)一次能源的消耗量；但是從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，氫氣儲(chǔ)存、輸送和終端利用方面目前還有很多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有解決，主要涉及到關(guān)鍵裝備的本質(zhì)安全問(wèn)題。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)也曾經(jīng)開(kāi)展過(guò)Ⅳ型壓縮天然氣氣瓶的研究與應(yīng)用，但由于當(dāng)初設(shè)計(jì)制造及檢測(cè)技術(shù)不成熟，產(chǎn)品存在一定缺陷，導(dǎo)致了安全事故，所以至今仍被禁止使用。
“盡管我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)目前已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但在氫能儲(chǔ)運(yùn)裝備方面還存在諸多不足：例如50MPa以上超大容積固定式儲(chǔ)氫容器、90MPa級(jí)氫氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造還有短板；抗氫氣高速?zèng)_擊高壓加氫站閥門、耐深冷溫度液氫閥門、高集成度瓶口組合閥等特殊閥門零部件還存在“卡脖子”問(wèn)題；70MPa車載Ⅳ型儲(chǔ)氫氣瓶、50MPa大容量管束集裝箱設(shè)計(jì)制造技術(shù)還未完全掌握；等等。他建議國(guó)內(nèi)院所、高校、企業(yè)要堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向、協(xié)同攻關(guān)，推動(dòng)創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的重要設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)安全可控，支撐我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展?！?/span>
05
涂善東：
材料是氫安全的本質(zhì)
中國(guó)工程院院士涂善東在談及“氫能的本質(zhì)安全利用”時(shí)說(shuō)，氫能經(jīng)歷了從科幻設(shè)想到社會(huì)產(chǎn)業(yè)的浪潮。1776年發(fā)現(xiàn)了氫，美國(guó)先行布置了氫能戰(zhàn)略，2014年，首款氫燃料電池車問(wèn)世，2019年以后各國(guó)紛紛仿效。但在初期發(fā)展階段，安全至關(guān)重要，是影響技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。他認(rèn)為，保障氫能本質(zhì)安全的基礎(chǔ)是材料?！爱?dāng)前，我們迫切需要抗氫損傷的高強(qiáng)材料。其研究方向的第一個(gè)方法是用涂層覆蓋，第二個(gè)方法是阻止氫在材料內(nèi)部的擴(kuò)散，第三個(gè)方法是在微結(jié)構(gòu)調(diào)控引入抗氫的成本。
二
氫儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域
06
鄭津洋院士：
氫能管道輸送技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)
鄭津洋院士認(rèn)為，管道輸送具有運(yùn)輸體量大、距離遠(yuǎn)、能耗損失低等優(yōu)點(diǎn)，有望實(shí)現(xiàn)氫能經(jīng)濟(jì)、規(guī)模的長(zhǎng)距離輸送。要實(shí)現(xiàn)氫氣或者摻氫天然氣管道的安全可靠運(yùn)輸，未來(lái)面臨著不小的挑戰(zhàn)。
“在氫環(huán)境當(dāng)中，材料的性能除了跟材料本身的化學(xué)成分、力學(xué)性能和微觀組織相關(guān)以外，還跟3個(gè)因素有關(guān)：第一是環(huán)境，第二是應(yīng)力，第三是制造。環(huán)境里面，像氫氣的分壓、氫氣的純度、環(huán)境的溫度對(duì)材料性能要產(chǎn)生影響；制造里面，熱處理的工藝、焊接的工藝、成型的方法，也要對(duì)它產(chǎn)生影響。因此，在氫的影響之下，我們很難去說(shuō)某一種材料它是不是絕對(duì)適用于某一個(gè)環(huán)境，因?yàn)樗?個(gè)因素綜合起來(lái)，來(lái)規(guī)定出它的使用條件。在關(guān)鍵技術(shù)上面，也需要進(jìn)行攻克，包括低成本高強(qiáng)度抗氫脆材料、高性能氫能管道設(shè)計(jì)制造技術(shù)、氫能管道系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)以及氫能管道系統(tǒng)應(yīng)急和維護(hù)技術(shù)。再一個(gè)挑戰(zhàn)是標(biāo)準(zhǔn)。我們需要加快來(lái)制定純氫管道以及摻氫管道的標(biāo)準(zhǔn)。因此，要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的氫能或者摻氫天然氣的管道的輸送，我們還面臨著諸多的挑戰(zhàn)，需要各位同仁一起來(lái)努力。一起推進(jìn)相關(guān)技術(shù)進(jìn)步?！?/span>
三
石化應(yīng)用領(lǐng)域
07
中石油徐春明院士：
“能耗雙控”背景下，煤化工、石油化工和冶金的降碳思路
徐春明院士認(rèn)為，國(guó)家從去年開(kāi)始密集部署了在“雙碳”方面的堅(jiān)定發(fā)展方向，包含了政治、經(jīng)濟(jì)、文化。但不能脫離了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，追求人民生活水平的日益美好來(lái)談“雙碳”，因?yàn)橥苿?dòng)GDP增長(zhǎng)的內(nèi)動(dòng)力或者說(shuō)一個(gè)重要的動(dòng)力就是能源。
“到2030年，排放二氧化碳最高的還是電力，占到40%以上，加上工業(yè)差不多78%左右，交通和建筑各占10%。能源結(jié)構(gòu)在調(diào)整，但我們可能未來(lái)10年，甚至更長(zhǎng)時(shí)間都還要仰仗煤、油、氣。在這一背景下，我們?cè)趺纯紤]氫能以及很多產(chǎn)品與技術(shù)的布局？冶金方面，利用以電弧爐和輕機(jī)關(guān)聯(lián)體的短流程煉鋼，另一方面利用煉鋼等化工過(guò)程的一些附產(chǎn)氣體，通過(guò)化學(xué)化工的催化變換，把里面的二氧化碳、甲烷轉(zhuǎn)化成一氧化碳和氫，利用一氧化碳和氫替代傳統(tǒng)煉鋼用的膠，把傳統(tǒng)的煉鋼變成準(zhǔn)化工過(guò)程。石油化工：把傳統(tǒng)的加熱爐變成新的電磁供熱，用綠電來(lái)替代這些化石燃料。煤化工，用電、水和煙氣來(lái)沖破傳統(tǒng)化工過(guò)程，光伏發(fā)電、電解水制氫，煙氣通過(guò)變壓氣負(fù)分離，分離為氮?dú)夂投趸迹瑲錃饧拥兂珊铣砂?，氨加二氧化碳變成尿素。?/span>
08
王基銘院士：
我國(guó)石化行業(yè)應(yīng)優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展氫燃料電池材料
中國(guó)工程院院士王基銘表示，為有效應(yīng)對(duì)氣候變化和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，綠色低碳發(fā)展已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)的普遍共識(shí)。綠色低碳經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，氫能、生物基液體燃料、新能源汽車迅速發(fā)展，石油的需求明顯放緩，已臨近需求峰值，原油的需求峰值預(yù)計(jì)在2030年至2035年出現(xiàn)。作為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措，電力綠色化是必然的發(fā)展趨勢(shì)。
“要大力布局風(fēng)光電項(xiàng)目，有條件地區(qū)要充分利用水電、核電，最大限度地實(shí)現(xiàn)電力的綠色化。就氫來(lái)講，現(xiàn)在主要還是灰氫，我們要的應(yīng)該主要是綠氫。”
四
氫能綜合利用
09
程一兵院士：
氫-氨融合顛覆性產(chǎn)業(yè)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
現(xiàn)在人們把氨作為一種新能源進(jìn)行研究，主要是基于兩個(gè)考量：一是作為儲(chǔ)氫介質(zhì)，同時(shí)它還是一個(gè)零碳燃料。因?yàn)榘焙苋菀滓夯c(diǎn)火溫度比氫高很多，相對(duì)氫氣要更安全，方便運(yùn)載。現(xiàn)在的思路是氨合成后，一部分用于化肥，另一部分可作為氫能的載體輸運(yùn)。氨的裂解也是非常成熟的技術(shù)，加溫后變成氮?dú)夂蜌錃?。全球氨氣的年產(chǎn)量達(dá)到1.8億噸，液氨輸運(yùn)的技術(shù)和安全規(guī)范已經(jīng)非常成熟。另一方面，氨本身是一種零碳化合物，同時(shí)它的能量密度很高，是液氫的1.5倍，它和氧的燃燒反應(yīng)產(chǎn)物是水和氮?dú)?，具體能量成本比較低。
但是氨燃料存在幾個(gè)挑戰(zhàn)：一是燃燒速度和熱值都比較低，它的燃燒速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氫，這對(duì)于工業(yè)應(yīng)用有一定問(wèn)題。二是發(fā)熱量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低，它的熱值比其他的天然氣、氫都要低，點(diǎn)火比較困難，不太容易點(diǎn)燃和實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。
10
甄崇禮院士：
氫是一種“能源貨幣”，中國(guó)有望在短時(shí)間內(nèi)做到世界領(lǐng)先
盡管目前中國(guó)從技術(shù)上不是領(lǐng)先，在國(guó)家的大力支持下，但是我們有足夠的技術(shù)能力去把不同氫能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)連接起來(lái)，把氫能用起來(lái)。中國(guó)跟很多別的國(guó)家不一樣，雖然說(shuō)現(xiàn)在技術(shù)還沒(méi)有跟上，但是中國(guó)有很強(qiáng)的科研能力。同時(shí)，很多國(guó)家就算做了，但也沒(méi)有應(yīng)用場(chǎng)景。而中國(guó)不但有應(yīng)用場(chǎng)景，企業(yè)也有應(yīng)用新科技的熱情。通過(guò)鋰電與光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)判斷，中國(guó)絕對(duì)有希望在很短的時(shí)間內(nèi)做到世界領(lǐng)先。氫能是一種柔性的“綠色”能源載體，可以一次性獲得并可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存，可以通過(guò)氫能燃料電池的技術(shù)整合成為電、熱、氣網(wǎng)一體化的結(jié)合點(diǎn)，是大規(guī)模消納新能源，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和氣網(wǎng)互聯(lián)互通的重要手段。基于氫“可循環(huán)”流通的本質(zhì)特征，氫可以說(shuō)是一種“能源貨幣”，氫能被認(rèn)為是同時(shí)解決能源資源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的最佳途徑。2050年，中國(guó)將進(jìn)入氫能社會(huì)，那時(shí)，全球能源互聯(lián)網(wǎng)將形成以清潔能源為主導(dǎo)、以電為中心的格局，能源轉(zhuǎn)化和利用將面向高效化、低碳化發(fā)展。
11
薛其坤院士：
用氫氣來(lái)代替化石能源將是最科學(xué)的答案
薛其坤表示，太陽(yáng)能造就了地球上的萬(wàn)物，造就了我們今天的化石能源，但化石能源不能再生，人類在過(guò)去 250 多年時(shí)間里經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，這三次工業(yè)革命的一個(gè)共同的特點(diǎn)就是依靠化石能源，但現(xiàn)在人類從地球能繼承的能源已經(jīng)寥寥無(wú)幾，可能 50 年以后石油和天然氣按照目前的發(fā)展水平和用量將會(huì)用光，那現(xiàn)在的技術(shù)還可以繼續(xù)存在嗎？薛其坤認(rèn)為人類的唯一的答案就是要開(kāi)發(fā)用之不竭的太陽(yáng)能。下一個(gè)重要的顛覆性技術(shù)將是基于太陽(yáng)能的光電效應(yīng)——太陽(yáng)能的高效利用和 " 可持續(xù)循環(huán) "。
薛其坤表示，在基本上不使用化石能源的情況下，包括太陽(yáng)能電池的清潔能源能保證三次工業(yè)革命造就的主要核心技術(shù)能被持續(xù)地運(yùn)用。有了太陽(yáng)能電池，還需要其他配套技術(shù)，可以把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，像化石能源一樣方便，用氫氣來(lái)代替煤和石油、天然氣等將是最科學(xué)的答案，既高效，又干凈清潔。“所以，我們還是應(yīng)該回歸初心，從最基本的愛(ài)因斯坦的核聚變出發(fā)，回到太陽(yáng)，利用地球上人類宇宙中最簡(jiǎn)單的元素氫發(fā)展最清潔、最有效、最長(zhǎng)久的太陽(yáng)能光電制氫的氫能技術(shù)?！?/span>
五
氫冶金應(yīng)用領(lǐng)域
12
干勇院士：
氫冶金擔(dān)負(fù)著將鋼鐵業(yè)高碳排放變?yōu)榱闾寂欧诺闹厝?/strong>
氫冶金擔(dān)負(fù)著將鋼鐵業(yè)高碳排放變?yōu)榱闾寂欧诺闹厝巍?020年，我國(guó)粗鋼產(chǎn)量占世界粗鋼產(chǎn)量的比重為56.7%，超過(guò)世界一半。鋼鐵工業(yè)還有力地支撐了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國(guó)鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展目前還面臨一些問(wèn)題，主要包括生態(tài)環(huán)境問(wèn)題、產(chǎn)業(yè)和能源結(jié)構(gòu)問(wèn)題、工藝流程問(wèn)題、質(zhì)量品牌問(wèn)題、技術(shù)創(chuàng)新體系等。
鋼鐵行業(yè)綠色低碳發(fā)展的3個(gè)階段包括綠色發(fā)展1.0、綠色發(fā)展2.0、綠色發(fā)展3.0。綠色發(fā)展1.0是以節(jié)能減排為重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，推廣節(jié)能環(huán)保技術(shù)，推進(jìn)指標(biāo)持續(xù)進(jìn)步；綠色發(fā)展2.0是以“兩于一入”（高于標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)于城區(qū)、融入城市）為目標(biāo)，以“三治四化”（固廢不出廠、廢水零排放、廢氣超低排，潔化、綠化、美化、文化）為抓手，打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，創(chuàng)建綠色城市鋼廠；綠色發(fā)展3.0是以碳達(dá)峰、碳中和為目標(biāo)，以“冶金原理+科學(xué)管理”行動(dòng)理念統(tǒng)籌應(yīng)對(duì)氣候變化與節(jié)能環(huán)保，引領(lǐng)鋼鐵行業(yè)綠色低碳發(fā)展。在持續(xù)壓減產(chǎn)能產(chǎn)量、大力發(fā)展短流程生產(chǎn)工藝，以及氫冶金的大力支持下，我國(guó)鋼鐵行業(yè)的碳中和任務(wù)一定可以完成。
六
氫能與電力領(lǐng)域
13
黃震院士：
零碳電力將成為新賽道上的領(lǐng)跑者
“電力行業(yè)脫碳和零碳是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵之關(guān)鍵?！?strong>中國(guó)工程院院士黃震認(rèn)為，如果沒(méi)有能源變革，沒(méi)有系統(tǒng)性、社會(huì)性的變革，沒(méi)有一場(chǎng)綠色革命，就不可能實(shí)現(xiàn)碳中和。面向碳中和的未來(lái)能源一定是有一系列顛覆性、變革性的技術(shù)作為戰(zhàn)略支撐。未來(lái)能源變革的方向可概括為“五化”：在能源供給側(cè)方面，包括電力零碳化和燃料零碳化，比如用零碳綠色電力制氫等；在能源需求側(cè)方面，主要方向是電氣化、智慧化和高效化。
14
彭蘇萍院士：
發(fā)展燃料電池產(chǎn)業(yè)，助力實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)
我國(guó)70%和40%以上的石油、天然氣對(duì)外依賴度現(xiàn)狀不能滿足最基本的能源安全需求。此外，我國(guó)能源體系以化石能源為主，碳排放壓力巨大。將氫能納入終端能源體系，與電力協(xié)同互補(bǔ)，未來(lái)將成為終端能源消費(fèi)主體。
大力發(fā)展固體氧化物燃料電池（SOFC）發(fā)電技術(shù)與固體氧化物點(diǎn)解池（SOEC）制氫技術(shù)，可大力助推氫能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，美國(guó)在這方面的技術(shù)全球領(lǐng)先，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。我國(guó)近來(lái)年相繼出臺(tái)相關(guān)重大部署，并立足于自主開(kāi)發(fā)，培養(yǎng)了較好的科研團(tuán)隊(duì)。但是相關(guān)技術(shù)研發(fā)周期長(zhǎng)，需要恒心、定力，以及大量科研經(jīng)費(fèi)支持，需要科學(xué)家和企業(yè)家進(jìn)行合作。
七
氫醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
15
鐘南山院士：
氫氧混合氣治療新冠在臨床有效
鐘南山院士介紹，從2014年開(kāi)始，廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院廣州呼吸疾病研究所率先開(kāi)展的多項(xiàng)氫氧混合氣在新冠肺炎方面的臨床研究。“在去年新冠的期間，我們采用氫氧混合氣體在河南、武漢、黑龍江、廣州對(duì)一些新冠病人，特別是呼吸特別困難、呼吸吃力，將要轉(zhuǎn)到重癥的時(shí)候，采用氫氧混合氣后病人使用，病人的呼吸困難、咳嗽、胸悶都有改善，有不少病人轉(zhuǎn)為輕癥了，所以氫氧氣治療在臨床有效。”
對(duì)于一些新冠病人康復(fù)后出現(xiàn)后遺癥，氫氧混合氣輔助治療是否有效，鐘南山表示現(xiàn)在正在進(jìn)行這方面的觀察，期待后續(xù)有好的進(jìn)展。不過(guò)，他也提醒，開(kāi)展氫生物醫(yī)學(xué)方面的研究，必須使用國(guó)家藥監(jiān)局認(rèn)可的器械，因?yàn)闅錃馐蔷哂懈g性的，要是使用工業(yè)用的氫氣，它的運(yùn)載系統(tǒng)不是跟體內(nèi)組織相融的一些材料制作的話，那就會(huì)腐蝕金屬產(chǎn)生一些金屬的雜質(zhì)，產(chǎn)生一些毒性反應(yīng)，所以不能隨便采用工業(yè)用的氫在人、動(dòng)物身上。
八
煤炭清潔化利用領(lǐng)域
16
院士郭烈錦：
煤炭清潔化利用是電力與煤炭產(chǎn)業(yè)減排關(guān)鍵
院士郭烈錦看來(lái)，當(dāng)前，全球一次能源依然是以化石能源為主體，且中短期內(nèi)難以大幅降低、仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。因此減少煤炭利用造成的二氧化碳排放是我國(guó)碳減排的首要任務(wù)。郭烈錦建議，必須發(fā)展?jié)崈舻吞忌踔敛慌欧哦趸嫉?、以化石能源為一次能源的發(fā)電技術(shù)以替換當(dāng)前傳統(tǒng)的以化石燃料燃燒為基礎(chǔ)的火電及常規(guī)熱化學(xué)氣化制氫，同時(shí)大力發(fā)展風(fēng)電、光伏和水電的全周期、全方位的發(fā)電制氫技術(shù)，並大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
傳統(tǒng)的煤氣化制氫是將煤炭部分氧化放熱后，再與水蒸氣變換重整的過(guò)程。但如果“以水為基”，通過(guò)水-煤直接接觸、吸熱還原直接氣化制氫的方法，即可實(shí)現(xiàn)清潔、高效制氫的目標(biāo)。
他進(jìn)一步解釋，該技術(shù)路線是將煤置于超臨界水蒸汽環(huán)境中，制取氫氣和二氧化碳，之后將溶解了二氧化碳的超臨界水蒸汽推動(dòng)輪機(jī)做功發(fā)電，做功后氣水分離自然得到高純度的二氧化碳，同時(shí)得到遠(yuǎn)高于現(xiàn)在燃煤發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率，“無(wú)論何種裝機(jī)規(guī)模下，單臺(tái)機(jī)組的煤電轉(zhuǎn)化效率，均將比相同規(guī)模的火電機(jī)組至少提高5到10個(gè)百分點(diǎn)。”據(jù)測(cè)算，大規(guī)模以此技術(shù)路線制取的氫氣，每標(biāo)準(zhǔn)立方米成本不高于0.6元，即生產(chǎn)1公斤氫，成本不足10元。
17
包信和：
“綠氫”是清潔煤化工的關(guān)鍵
包信和院士認(rèn)為，清潔煤化工的未來(lái)發(fā)展之路，勢(shì)必要摒棄“野蠻”的氧助氣化過(guò)程，必須采用高效的催化劑和智慧的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。在綠氫的幫助下，對(duì)煤炭分子進(jìn)行精準(zhǔn)剪裁，獲得需要的化學(xué)產(chǎn)品，最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的“分子煉煤”。
“只有綠氫才是碳中和的關(guān)鍵，也只有綠氫會(huì)成為未來(lái)潔可持續(xù)能源的核心?！卑藕驼f(shuō)。
“原理上說(shuō)，只要是用碳作為能源和作為還原劑的地方，最終都能用氫進(jìn)行替代，從而降低二氧化碳的排放。這就需要我們大膽顛覆現(xiàn)有的生產(chǎn)模式和范式，創(chuàng)新技術(shù)，在鋼鐵冶金、水泥建材生產(chǎn)、煤的直接煉制和化工過(guò)程中不斷革新?！卑藕徒ㄗh。
九
氫能與甲醇領(lǐng)域
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楊裕生院士：
“氫能-燃料電池”該降降溫！
楊裕生院士提出，規(guī)模儲(chǔ)存氫氣問(wèn)題很多：設(shè)備貴，輸運(yùn)難，壓縮耗能高┅┅ 。有人倡導(dǎo)將氫氣轉(zhuǎn)成液氨，緩解儲(chǔ)存的難題；但是氨氣壓縮成液體也耗能，壓力容器儲(chǔ)存也不方便，而且有毒、有刺激味道。
氫能與華貴又嬌氣的質(zhì)子交換膜燃料電池并無(wú)必然聯(lián)系，它可有多種更便宜、更可靠的用法，如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、SOFC等。所以不要夸大氫能和質(zhì)子交換膜燃料電池的作用！在實(shí)事求是地比較全壽期的能效和經(jīng)濟(jì)效益后，將會(huì)認(rèn)識(shí)到“氫能-燃料電池”該降降溫！
19
劉科院士：
電動(dòng)車和氫能的歷史與未來(lái)
怎么讓電動(dòng)車、燃料電池汽車更好地發(fā)展呢？劉科院士提出要用液體的氫氣的載體來(lái)做，將來(lái)可能會(huì)有其他更好的液體，目前劉科院士的方案是：甲醇可能是最好的儲(chǔ)氫的載體和插電式醇?xì)浠旌蟿?dòng)力。
劉科院士認(rèn)為，不用去建什么充電站，也不要去建加氫站，就在家里地下車庫(kù)放個(gè)幾百塊錢的慢充的站，晚上睡覺(jué)的時(shí)候插上充電。但是車上永遠(yuǎn)裝50升的甲醇。
“如果不裝這50升的甲醇，比如我現(xiàn)在在深圳，買一個(gè)電動(dòng)車往廣州都不敢跑，因?yàn)榕艿侥蔷突夭粊?lái)，找到充電樁充幾個(gè)小時(shí)很耽誤事。但如果我車上有了50升甲醇，甲醇制氫發(fā)電，可以給電池充電，我們做一個(gè)相當(dāng)于電動(dòng)車的“充電寶”。一旦沒(méi)有電的時(shí)候或者冬天冷的時(shí)候，裝50升甲醇類似裝50升汽油一樣，甲醇和水反應(yīng)的溫度是200多度，用余熱就把車可以加熱，也可以把電池保持到最佳溫度?；A(chǔ)設(shè)施就可以解決電動(dòng)車“雞和蛋”的問(wèn)題。所以我們實(shí)際上通過(guò)新的技術(shù)給電動(dòng)車和氫燃料電池賦能。”
20
李燦院士：
“液態(tài)陽(yáng)光”解決制氫與氫儲(chǔ)存難題
李燦院士提出，“綠色氫能將是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)切實(shí)可行的路徑之一?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)李燦表示，如果將光伏、風(fēng)電、水電變成燃料（如綠色氫能），“這其中最關(guān)鍵的就是制氫過(guò)程，即電解水制氫，相當(dāng)于儲(chǔ)電?！?噸氫可產(chǎn)生3.3萬(wàn)度電，也就是說(shuō)產(chǎn)生1噸氫相當(dāng)于儲(chǔ)存了3.3萬(wàn)度電。”
不僅如此，以綠氫和二氧化碳為原料制取甲醇，有助于實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排的同時(shí)，還可緩解我國(guó)液體燃料短缺的問(wèn)題，同時(shí)解決化石液體燃料的清潔能源替代問(wèn)題，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和。“這種來(lái)源的甲醇就是'液態(tài)陽(yáng)光’，實(shí)際上就是將氫的能量轉(zhuǎn)移到甲醇里，而甲醇是基本的化學(xué)中間體，可替代汽油廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)?！崩顮N說(shuō)。“每合成1噸甲醇，就可轉(zhuǎn)化1.375噸二氧化碳。若液態(tài)陽(yáng)光實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，其規(guī)模完全可與目前國(guó)內(nèi)煤制甲醇產(chǎn)量（8000萬(wàn)噸）相當(dāng)，如此可轉(zhuǎn)化上億噸的二氧化碳?！?/span>
“甲醇是理想的化學(xué)儲(chǔ)氫載體，1噸甲醇可以放出187公斤氫氣。如此，制氫與氫能儲(chǔ)存的安全性問(wèn)題，均可通過(guò)液態(tài)陽(yáng)光甲醇工藝實(shí)現(xiàn)?！崩顮N說(shuō)。
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