氫能在我國有著廣泛的應用前景。到2050年，氫能在我國終端能源體系中占比將達到10-15%，可以帶來幾十萬億新興產業。但是與國際先進水平相比，我國氫能產業整體水平要想實現追平或者趕超還需要很多努力。

不可“氫”視

在國際范圍內，美國、日本、歐盟、韓國都制定了一些到2030年、2050年要實現的目標。特別是美國和日本，已經出臺國家層面的氫能戰略，而且最近歐盟的動作也很迅速，在各項指標和氫能利用上都拿出了不錯的樣板。

普華永道預計，到本世紀中葉，世界用氫量將達到5億3000萬噸。原先人們并沒有把氫當作能源，而是用在其他方面，而如今氫能的應用場景非常豐富，除了交通運輸外，還能應用在能源系統、供電供熱、煉化冶金等其他場景。制氫方式有煤制氫、天然氣制氫、工業副產氫、火電/光電/光催化制氫、生物發酵制氫等等。

保守估計，到2050年，氫能在我國終端能源體系中占比將達到10-15%。世界氫能巨頭們認為占比應該能達到18%，所以氫能將成為我國能源戰略的重要組成部分，與電力協同互補，可以帶來幾十萬億新興產業。

能源的經濟性很重要，如果用電網的電制氫，光是一公斤氫的用電成本就會達到30多元人民幣。但是我們如果用煤制氫，并且結合CCUS（碳捕獲）技術，雖然有一定的成本，但總體能控制在200元以內。

光伏發電成本較低，最低可以到0.7元。采用風電或光電制氫的話，成本大概每公斤在200元以下。但是具備相應條件的地區并不是很多，河北的張家口、吉林的白城，還有福建、河北、新疆、青海等，都具備光伏或者風力發電條件。

人類利用氫能的經濟性問題還體現在運氫上，氫氣運輸需要專用管網，以300毫米直徑為例的輸送管網測算，每公斤每百公里的管道成本只要0.7元，是200bar長管拖車運輸費用的10%，而且是液氫運輸費用的50%，成本大幅降低。

隨著氫能技術的成熟、大規模應用以及瓶頸技術的突破，在400公里行程范圍內，氫燃料電池汽車和純電動汽車成本基本持平，略高一點。但當里程超過400公里時，它的長續航優勢得以體現，而純電動汽車充電的時間成本明顯上升，不如氫燃料電池汽車的經濟性。

“氫”要出于藍

與國際先進水平相比，國內氫能產業整體水平要想實現追平或者趕超還需要努力。

電解槽國外做的很好，但是堿性電解槽我國水平和國外接近；在儲氣環節，我國在車載儲氫罐和國外有一定差距，現在還達不到完全工程化；加氫機和氫氣壓縮機，包括膜電極噴涂設備、循環泵、空壓機，以及燃料電池系統檢測和氫氣檢測，我國和國外的差距還是比較大的。

我國燃料電池電堆的功率為60千瓦，國外114千瓦，而且功率密度我國也較低，每升只有1.8kW，現正在往3Kw/L的密度上努力。耐久性比國外低，低溫性能表現一樣。

與氣氫相關的關鍵材料，例如，高強度的纏繞碳纖維、聚合物氣瓶內膽、氣氫密封材料等關鍵零部件和裝備都是需要突破的。耐高壓至100MPa以上的元器件，固定式、移動式的氫氣存儲裝置，還有加壓和加注裝備，上述零部件的耐久性和可靠性我國還要形成技術規范和標準，以實現批量化、商業化的應用。

我國膜電極的發展和國外差距較大。膜電極是燃料電池最昂貴的部件，年產一千套燃料電池，膜電極要占78%的成本，十萬套占66%，五十萬套也要占到成本的62%。我國膜電極的國家發展目標是，到2020年，在0.62V電壓下電輸出性能大于2A每平方厘米；每平方厘米鉑載量小于0.4mg；抗反極實驗要大于100分鐘；抗200次反極電流循環后，膜電極性能衰減要小于5%；壽命要大于兩萬小時。這些指標還有一些沒有達到，投入還不夠，大型企業的介入也不夠。

目前，國內已經形成京津冀、華東、華南、華中、華北、東北六大產業集群，完整的產業鏈正在形成。

重卡要變“氫”

根據環保部《中國機動車環境管理年報（2018）》顯示，2017年我國柴油車占汽車保有量的9.4%，但柴油車氮氧化物排放量占總排放量的68.3%；顆粒物排放量占排放總量的99%以上。

所以，中國首先應該在柴油車上，尤其是在柴油車集中地區首先使用氫燃料電池汽車，要開啟氫能“重卡時代”。物流密集的港口地區適合建立柴改氫示范區，氫燃料電池汽車的特點是適合長距離行駛、大荷載量。若改為“氫能重卡”，利于集中布局加氫站；氫消耗量大，也便于建立大型加氫站，可有效降低加氫站運營成本，達到示范經濟效益。

沿海港口地區附近大多建設有大型鋼鐵企業及聯產焦化企業，副產氫來源有保障，可實現氫源供應的經濟效益。港口交通發達，氫源運送進出便利，易于規劃建設氫能輸送管網，降低供應成本。

國內的主要海港，按照一個月貨物60%的公路運輸比例，估算重量2.36億噸，約1600萬車次，需消耗柴油400萬噸，折算氫氣240萬噸/月，柴改氫的優勢顯而易見。

以唐山為例，唐山要求汽改鐵，但是建設鐵路并不是最好的辦法，超短途運輸可以用鐵路，最終解決還是柴改氫的問題。唐山地區鋼鐵產能超過1億噸，占河北省55%，占全國13%，煤炭、鐵礦石及鋼鐵等物品運輸總量6億噸/年，還有3600萬噸焦炭，可提純氫氣約50億立方米，足夠3萬輛重卡運行。

柴改氫以后，一氧化碳、氮氧化物、顆粒物就會下降，空氣就會好起來，所以，開創氫能“重卡時代”，優先發展氫能源商用物流車是我國的一項重點。

作者：中國工程院院士干勇