很多朋友不知道欧阳明高：挖掘氢能全产业链的商业价值。今天小绿就为大家解答一下。

【行业】在“双碳”目标下，新能源汽车正在全面进入市场。以中国和欧洲为代表的新能源汽车市场渗透率不断提升。为进一步加强全球绿色低碳合作交流，促进全产业链整合，加速突破新能源汽车全面市场化的壁垒，2022世界新能源汽车大会(WNEVC 2022)于8月26-28日在北京和海南以线上线下结合的方式举办。

本次大会由中国科学技术协会、北京市人民政府、海南省人民政府、科技部、工业和信息化部、生态环境部共同主办，主题为“碳中和愿景下的全方位电气化与全球合作”。

作为新能源汽车领域高规格、国际化、最具影响力的年度会议。来自全球新能源汽车领域的产学研高层1000余人齐聚大会现场，共同探讨氢能与燃料电池、电动化转型、产业链协同与跨界、构建智能生态等多个热点话题。

高，中国科学院院士

作为WNEVC2022白金赞助商和战略合作媒体，我们将为您带来大会现场嘉宾的精彩观点。在“氢能与燃料电池汽车商业化”论坛上，国际氢能燃料电池协会会长、清华大学教授、中国科学院院士高发表了“以燃料电池商用车为先导，带动绿色氢能产业链商业化”的主题演讲。他提出，加快燃料电池汽车核心环节的技术创新，攻克关键技术难点，逐步降低成本；从工业副产氢气，鼓励可再生能源制氢，逐步过渡到完全可再生能源制氢，实现燃料电池的大规模应用；以燃料电池商用车大规模商用示范为龙头，挖掘氢能全产业链商业价值。

以下为演讲实录：

报告主要分为三个方面：一是车用燃料电池发展的机遇与挑战；二是交通应用带动氢气基础设施建设；第三，绿色氢推动氢能全产业链商业化。

首先，商用氢燃料电池汽车是我国氢燃料电池的特色和优势。类似于十年前的纯电动汽车，引领国际潮流。根据IEA 2021年的统计，全球燃料电池商用车基本都在中国推广，客车和卡车在其他国家基本没有，都在中国。让我们回顾一下为什么我们取得了世界领先地位。得益于我国燃料电池的技术进步和一系列燃料电池汽车的示范。与2015年相比，2022年燃料电池汽车的各项指标都提高了一倍，比如寿命，石墨双极板的堆寿命从3000小时提高到15000小时。

我们在2008年开始展示燃料电池汽车。夏季奥运会第一次有十多辆汽车和公共汽车参赛。在刚刚结束的冬奥会上，1200辆燃料电池汽车参加了展示，全部是绿色氢，由张家口风电供应，还有几十个加氢站。说明从我们当年的十几辆车，2008年建成的国内第一座加氢站，到现在这么大的规模，都是靠论证和考核技术来承载的。

多年来，典型的R&D模式，清华易华通团队的“剥洋葱”模式，先解决系统，再解决引擎技术，再解决栈技术。每一步都付诸实践，现在用膜电极解决。

2021年中国市场典型燃料电池发动机的标准和丰田、Ballard差不多，但使用寿命有一些差距，包括金属板堆和石墨板堆。但有几条技术路线取得了突破。典型的示范项目是这次冬季奥运会

到2022年6月，我们已经达到10000辆FCEV，“以奖代补”的五大城市群总规模也是10000辆。目前为止有1万到2万辆，未来两三年还有1万辆在国家补贴政策下，所以未来几年是燃料电池汽车发展最重要的窗口期。

我们仍然面临挑战，也面临对策和路线图。首先是效率。众所周知，提高效率可以延长氢气瓶的使用寿命，此外，还可以减轻热管理的负担，尤其是对商用车而言。因为燃料电池的加热温度与大气温度的温差比较小，所以对于长途和重型卡车来说，热管理尤为重要，因为它需要连续运行。如果是300 kW的燃料电池，150 kW和160 kW的热量要散掉，夏天温差很低。所以效率问题，我认为是目前最迫切需要解决的问题。因为鄂尔多斯有30多万辆矿用大卡车，他们做了燃料电池的重卡，换电的重卡，柴油的重卡。这个城市很有代表性。因为它的氢气价格补贴后是25元一公斤，电价是每度电4分钱。100公里25元。现在我们49吨的卡车氢耗是15公斤，每公里3.75元。电力重卡每公里不到2.75元，柴油重卡2.5元左右。2.6元，因为电重卡可以低至2.3元，电重卡的经济性可以比柴油重卡好，但离燃料电池重卡还有1元的差距。我该怎么办？需要提高效率，降低氢耗。我们下一个目标必须是把49吨卡车的百公里氢耗从现在的15公斤降到10公斤。为了减少氢的消耗，燃料电池的效率必须提高50%以上。

第二，国内燃料电池寿命与国际还有差距。目前我们的寿命大概是15000到18000小时。下一步应该做多少？我们必须达到25，000。我们以前把这个定为2030年的目标，现在好像提前到2025年了。因为我们将面临国外产品和纯电动卡车的竞争，因为纯电动卡车可以轻松超过一百万公里。我们必须将使用寿命提高到25000小时，这包括材料、电堆和系统的改进，因此我们必须进一步进行技术创新，以解决使用寿命问题。

第三个成本问题，我们目前的栈相比国际先进企业还是偏高，所以我们目前的平均栈成本并不比国外低。当然，国外有高有低的堆叠成本，所以平均起来我们并不占优势。我们需要逐渐降低成本。目前已经降到每千瓦5000元，而且降的速度还是很快的。我们希望到2025年降到1000元，到2030年降到500元。我们对降成本还是很有信心的，因为现在进入了快速降成本的通道，我们要通过规模化和本土化来降成本。

另一个基本问题是膜电极。应该说，我国的膜电极并不是完全独立的，因为有些材料，尤其是膜，是从国外进口的。现在山东东岳的膜会更换，但总体来说还是要努力和国外高性能膜竞争。目前国外膜的成本比较高，膜电极应该占到我们整个燃料电池系统技术的半壁江山。膜电极是我们研发的重中之重。我们的系统做得很好，堆栈正在解决。最重要的是膜电极。膜电极有两点。一是提高效率。我们必须向60%迈进。未来可能会率先在发电系统实现，车载系统会慢一些。为了提高催化剂的活性，减少催化剂层的损失，我们需要在催化剂的结构上想办法。其实催化剂本身的活性能做的并不多。另外就是降低我们质子交换膜的电阻，以及催化层的含水能力，主要是ic比和反应问题。目前国际趋势是升温。气温升高后，淹水问题就顺利解决了。现在低温质子交换膜燃料电池也是个问题。燃料电池公共汽车是一种非常成功的模式。东奥地利1200多辆公交车有900辆。在张家口，700辆公交车完全可以和柴油车竞争，在北方，可以和纯电动车竞争。冷藏车没有问题。现在要克服的是重卡和长途客车。可以推广到各种重型交通工具，火车，轮船，飞机，SUV，这也是我们发展的一个很好的路径，包括出租车。这是第一个方面。

第二个方面是基础设施。带动了基础设施的发展，现在有260个加氢站。根据现在的实际情况，可以以副产氢气为过渡，绿色氢气逐渐成为主流。为了在早期增加燃料电池的规模，我们应该适当地使氢的来源多样化。如果全绿氢都限购，那么现在价格偏高，但是要赶紧过渡到绿氢。氢有两种，一种是正常氢，一种是重氢，两种自旋方向不同，化学性质相似，但热力学性质差别很大。氢气的质量能量密度很高，但是体积能量密度很小，所以储运是个瓶颈。目前我们的储氢方式主要是物理储氢中的气态储氢，只能是气态高压。其他存储方式目前不具备技术优势和经济可行性。对于这个，首先看车上的储氢。氢气瓶现在是30 MPa，但是体积太大了。必须发展到70 MPa以下，但是70 MPa的成本比较高。预计未来几年，通过国产化，加上安全阀等，一公斤氢气可以生产近2000元。3000元可以生产一公斤氢气，这是我们三年内的目标。

另外储运，我们现在的储运压力是20 MPa，储运成本太高。原料成本是11元，20 MPa到加氢口100公里的距离是38元，所以我们要把这个压力提高到500个大气压，降低运输成本，因为这个运输成本非常高，甚至超过我们氢气原料的成本。

还要考虑其他的，比如储氢管道。大规模的可以开发，小规模的不适合。还有就是站内制氢。如果运输成本超过原料成本，站内制氢有优势，站内制氢可以提高经济性，因地制宜。有的地方电费相对便宜，比如鄂尔多斯、四川，电费35分钱一天。

燃料电池汽车基础设施发展的路线图将逐渐从工业副产品氢(鼓励从可再生能源生产氢)过渡到从完全可再生能源生产氢。希望2025年加氢站达到1000座，2030年燃料电池汽车达到80万辆，80

最后说一下绿色氢推动氢能全产业链商业化。我刚才讲的是氢燃料电池汽车，它是先行者，不是氢能的全部，而是一个突破。从未来的新能源汽车革命来看，电来自可再生能源，氢来自电力。氢和电是可再生能源革命的两大主要能源载体，氢和电是可以互换的。它不仅是物质基础，也是动力基础。在不增加碳的情况下，氢也可以用作氨或甲醇。甲醇不增碳的前提是从空气中捕捉，放回去。

我们有两个支柱，电存储和氢存储，两个循环和一个转换。全产业链包括可再生能源、电网制氢、转化、储存、运输、倾倒、应用、氢燃料、氢能储存、氢动力。所以技术路线的选择很重要，一定要循序渐进的改变选择。看典型路径分析，可以从可再生能源到电网，再到检查制氢、高压气氢、输液车、升压、氢动力。这是目前燃料电池的技术路径。燃料电池也可能用副产品氢气，有很好的基础和基础产业链。但是现在的问题是制氢的电价，氢气运输的距离，燃料电池车的效率。

绿氨的应用范围更广。它可以制氢和合成氨，远洋货轮还会继续使用内燃机，因为它的效率是50%，不低于燃料电池，所以完全可以使用氨内燃机。还有，我们的长途飞机可能还是用燃气轮机，但是燃料会用氢气合成的氨来代替，这也是IEA的全球共识。

目前绿氨出口价格比较高，还可以作为可再生能源制氢。氢气产生后不能被吸收，可以制成氨出口。现在的问题是技术还不是很成熟，需要探索。电合成氨的化学合成方法正在发展，但我国传统的合成方法能耗高。

第三种从纯水生产氢气的方法，绿色氢气是最清洁的途径，也可以用于各种用途。让我们把重点放在氢能储存上。应该说目前的问题是制氢系统的成本和燃料电池发电的效率，因为氢能储存是先把电变成氢，再把氢变成电送回去，形成一个循环。目前，绿色氢技术链和产业链正在迅速崛起，氢动力正在进行商业化示范，许多氢燃料项目正在规划中。目前最重要的是制备绿氢。绿色氢的制备如果没有经济性，将来也很难有经济性。

三种电解水制氢的比较。目前碱性电解和质子交换膜的效率差别不大，但固体氧化物可以接近100%。投资成本是，目前只有碱性电解可以大规模商业化。质子交换膜电解还存在一些问题，如使用稀有金属铱作为催化剂，还有一些技术问题没有攻克。固体氧化物在中国处于初级阶段。

目前全行业都在投资碱性电解。中国的碱性电解系统起源于哪里？718潜艇是上世纪50年代从苏联进口的。因为之前需求不多，很长一段时间技术都没有大的突破。目前行业的技术水平偏低，所以这个行业呼唤技术创新。我们团队刚刚做了一个新的系统，做了一些尝试，主要在三个方面：安全、高效、智能。

首先是安全。制氢系统的安全是个大问题。我们把奥运会上氢气点火的安全技术移植到制氢系统中。

第二，堆型以前是圆形的。其实这种堆型并不是最合理的。我们创建了一个新的堆类型。我们现在做的是模块化，每一项都可以现场直接拆下来，直接扩展500平米或者1000平米。

三是智能化，开发数字化平台和智能监控，使整个运营过程处于监控之下。有什么好处？目前我们热点的效率基本很难有大的突破。现在，应该是全生命周期的效率，如何保证全生命周期内整体效率不变？这是目前要解决的主要问题。当然，这里还有很多基础的东西需要研究，包括膜和催化剂都需要创新，有很大的创新空间。所以这个行业目前的关键是呼唤技术创新。希望大家做技术创新，靠技术来竞争。

电解可再生能源制氢的成本。碱性制氢成本与绿氢价格有关，电解槽成本直接采用现行价格。如果电的成本不到一毛五，就可以相当于煤制氢的成本。

综合氢能系统，因为碳减排的主力军是工业和电力，而电力是最重要的。因此，煤炭产生的二氧化碳占二氧化碳排放总量的40%，需要氢能来解决这部分问题，即可再生能源的长期大规模储能和利用。这是氢能储存的场景。从电力系统来看，我们有发电侧、电网侧和用户侧。在发电端，我们利用光伏风电制氢，电解水制氢，然后储存氢气。比如鄂尔多斯很多煤矿废弃后可以用来储存氢气。这是最便宜的发电方式，可以替代煤炭发电调峰。现在所有的燃煤电厂都在做柔性化改造。其实在煤中加入氢气对灵活性转化有很大的帮助，因为煤的燃烧在30%左右是不稳定的，氢气是更好的燃料。我们还可以制造氨，用于长途运输到一些遥远的发电厂。

怎么发电？我们可以用燃料电池发电，现在我们正在制造燃料电池发电系统。也可以有氢气发动机。也可以是氨气轮机，也可以用燃煤锅炉燃烧，甚至完全用氢气或氨气替代。我们要在鄂尔多斯做一个示范。

综上所述，氢能储能的优势，一次能源利用的充分性，大容量长时间储能，更充分的利用了可再生能源。此外，规模储能的经济性是可观的。第三，灵活能源可用于各种动力。储运方式也很灵活，管道、拖车、高压电、远距离输电、远距离制氢等。

做个最后的总结，燃料电池和电解装置，当前技术创新的核心环节，需要率先突破。我们应该降低成本，提高效率，延长寿命。而且从系统层面一步步走到材料层面，比如碱电解的隔膜，我们现在都是700微米的隔膜，很厚，阻力很大，孔太大，造成氢气和氧气相互交叉，一些运行的氢气泄漏会超标，必须在隔膜上有所突破。虽然储运技术并不理想，但革命性的突破需要基础研究的发现。目前主要选择合理的储运技术路线。

第二个氢能的价值链，也就是我们已经知道的战略价值，催生了氢能热。我们迫切需要开发的是商业价值。商业价值的来源在哪里？绿色氢的经济性。最后，以绿色制氢的商业价值为驱动，以燃料电池商用车的大规模商业化示范为引领的氢产业链，可以带动整个氢产业链的发展。

展望未来，未来中国将实现碳中和，我们的绿色氢将达到8000万吨以上。国际氢能委员会预测，到2050年，全球氢能利用产生的二氧化碳排放量将减少800亿吨，2050年将减少70亿吨，这是一项革命性的技术，值得世界关注