博简科学:氢能科学家谈氢能,如何把舵交通动力的终极方向?

博简科学 2024-12-17 18:13:07

前不久,工信部装备工业司在官网上公示了第388批《道路机动车辆生产企业及产品公告》。在新一批产品名单中,收录39款氢燃料电池车型或底盘,氢能产业正在蓬勃壮大。

不仅如此,产业政策也频频出台。据先进制造网不完全统计,仅今年上半年,全国共有140项氢能相关政策出台。其中,国家各部委发布涉氢政策超33项,加强氢能领域规划布局。各地方氢能政策也在密集出台,例如山东等地方暂免收取氢能车辆高速公路通行费。

氢燃料电池汽车多久才能迎来大规模爆发式增长?现在还有哪些行业障碍要跨越?未来又该如何布局?近日,先进制造网(tworks先进制造)采访了国家电投集团首席科学家、国氢科技首席技术官柴茂荣。

与传统能源比,氢能具有多种优势

“去年全国氢气产能接近5000万吨/年,与氢能产业化的推进相比还远远不够。目前中国原油对外依赖度约70%,天然气依赖度约50%,发展氢能对优化能源终端体系,确保能源供应的自主、高效具有重大意义。”柴茂荣表示,氢能是能源低碳转型的重要路径——因为可以循环使用、安全无害、可以长期储能,且能量密度高,是汽油的3倍、锂电池的120多倍,所以是新能源的重要方向,也可能是交通动力的终极方向。

“与传统燃气、石油等化石能源相比,氢能的优势是具有零碳排放属性。”柴茂荣说。氢气燃烧和氢燃料电池电化学反应的排放物基本是水,是最环保的能源。不仅如此,氢能还可用现有能源——如可再生能源、核能、生物能等通过水电解过程或者碳氢化合物重整制取,在很大程度上能够降低我们对化石能源的依赖。

对于氢能源的安全性,柴茂荣将氢燃料电池车与锂电池车进行了对比:“相对而言,锂电池容易引发自燃,特别是在炎热天气下快充的时候,锂电池瞬间爆燃及其带来的含氟剧毒烟雾,容易造成恶性死伤事故。但是氢动力电池采用的是氢气储存与电池(堆)分开的技术,更具有明显的安全优势。”

“人类使用氢的历史已经有100多年,大规模爆炸事件非常少。”柴茂荣说:“氢气的重量很轻,只有空气的1/14,即使泄漏出来也是往天上走,几分钟之内就会跑光。”

柴茂荣对氢燃料电池车的应用场景充满期待,他表示,除了乘用车,氢能的安全性与便捷性也可在电动工具这一领域开拓出一片天地的,例如小型二轮车、三轮车甚至自行车,还有割草机、农用拖拉机等。

对于氢能源的经济性,柴茂荣强调,应推动中间产品的规模化生产应用。氢燃料电池系统的价格由2018年的12300元/kW降至2024年低于2500元/kW,复合年降幅21%,主要是因为材料技术和生产工艺进步,以及关健零部件国产化。

当前氢能发展中的几个短板

“这是一个最好的时代,也是一个最坏的时代。”狄更斯《双城记》中的著名开场白,很好地诠释了当下氢能产业的发展困境。中国氢能产业在各项政策的扶持下步入快车道,但也一样遭遇着成长的烦恼。降本增效和市场化应用本是一个相克相生的过程,正是期间的杂乱斑驳,演绎了一个个风口上“猪”起飞的故事。

“目前氢能产业化仍然要解决两个问题,一个是快速充装的基础设施欠缺;另一个是长距离运输的短板没有补上。”柴茂荣表示,虽然目前政策力度很大,但在规划层面仍不清晰。以广东为例,下游氢能企业众多,但基础设施如加氢站等建设不完善,氢气产能发展也因此受限。氢能产业要想发展,首先要做好地区性规划,在“制-储-运-输-用”上形成产业闭环,保证上下游衔接顺畅,一个环节卡顿,都会导致下游企业发展受阻。

柴茂荣提示,国产氢能源车,虽然在性能上有超越国外氢能车的部分,但一些关键材料、部件还依赖于进口,尤其是核心材料,产能缺口很大。另外,目前氢燃料电池渗透率较低,销量仍有待提高,只有推动大规模应用才能明显降低制造成本。

“示范效应只能带动市场一时的热情,产业要实现可持续发展,就要考虑远景布局。”

怎样化解“成长的烦恼”?

对于氢能产业发展中“成长的烦恼”,柴茂荣提出了三个方案:

一、打通产业链,不管是小规模应用还是大规模推动,都要在相关的产业区域里面做通各个环节,就是既能供上氢、输上氢,又能用上氢,这需要政府、企业、科研机构携手并进。

二、让应用场景多点开花。氢燃料电池不仅适用于商用车,也适用于乘用车。要推动氢燃料电池在有利于产生经济效益的领域开展多元化业务场景。

三、要培育头部企业。产业发展不能“撒胡椒面”,只有培育具有卓越创新能力的“领跑者”企业,才能登临产业发展制高点,实现集约推进,否则就又成为千家万户“小煤窑”的局面,变成蚁穴工程。头部企业是产业链的主导者、规则的制定者和生态的构建者,头部企业的科技创新能力,对产业链上下游都有很强的带动作用。

(来源:tworks先进制造网采访文章 / www.tech-works.cn)

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