氫能：四大模塊，全麵創新

產業的技術創新能力決定著產業結構層次的高低。要實現石油和（hé）化學工業（yè）高質量發展和轉型升級，必須（xū）在（zài）核心技術創新上占據先機，而當前（qián）正值這樣的關鍵時期。在這一時期，新能源、化工新材料、現代煤化工這些化工行業的重點領域應當如何（hé）發展?重點發展哪些產品?在近日舉（jǔ）行的石化和化工產業轉型升（shēng）級綠色發展（zhǎn）大會上，石油和化學工業規劃院專家對此做出（chū）了研判。

因具有發熱量高、燃燒性能好、過程清潔、最終產（chǎn）物為（wéi）水以及利用形式多樣等特點（diǎn），氫能作為一種新的能源應用形式正為（wéi）各界所關注，氫能產業關鍵技術的突破以及下遊的（de）大規模應用也（yě）被提（tí）到議事日程。

在近期召開的石化和化（huà）工（gōng）產業轉型升級綠（lǜ）色發展大會上，石油和化學工業（yè）規（guī）劃院能源化工處項目經理劉（liú）思明表示，氫能源（yuán）要（yào）進（jìn）行全產鏈的技術創新，通過製備、儲運（yùn）、應用各環節的技術突（tū）破，推動氫能的發（fā）展。

發展熱潮開始顯現

從全球氫能源產業的利用來看，美國、德國和日本走在世界前列。日本是亞洲氫能利用做得最好（hǎo）的國家，近幾年日本汽車（chē）廠商和能源研究所形（xíng）成了氫能（néng）源開發聯合體，實現了氫燃料電（diàn）池汽車全流程的生產和量產。

反（fǎn）觀我（wǒ）國氫能產業的發展，目前新能源汽車的發展速度非常快，但燃料電池汽車的發展卻相對緩慢，主要是因為技（jì）術尚不成（chéng）熟，成本不具比（bǐ）較優勢。

“我國（guó）已經對氫能源產業發展規劃了路線圖：到2020年（nián）有5000輛左右的氫燃料電池示範車輛和100座（zuò）左右的加氫站;到2030年（nián）實現商業化運行，加氫站達到1000座的網絡化目（mù）標。就在今年（nián），國家能源集團牽頭成立了中國氫能利用產業聯盟（méng），表明能源（yuán）主力（lì）軍已正式進入該領域，氫能（néng）源產業的發展熱潮已經開始顯現。”劉思明說。

產業存（cún）在六大問題（tí）

“在發展熱潮之下我們要冷（lěng）靜看待氫能產業存（cún）在的六大（dà）核心問題。”劉思明（míng）認為，一是其關鍵（jiàn）係統——燃料電池係（xì）統的可靠性和（hé）耐腐性（xìng）與國外主流產品還存在一定差距;二是國內燃料（liào）電池係統在環境適應性方麵與國外產（chǎn）品也（yě）存在差距;三是燃料電池中使用的關鍵核心材料、設（shè）備（bèi），如催化劑、電解質膜等，國內還不（bú）能達到穩定的工業量產級水平（píng）;四是（shì）目前量產汽車（chē）中所采用的核心（xīn）零部件，如氫氣（qì）循環泵、大功率的直流電壓變換器（qì）等，大（dà）多仍采用國（guó）外技術和設（shè）備;五是在（zài）氫氣的儲運環節，高壓（yā）儲氫設備材料（liào）特別是（shì）以高強度碳纖維為依托的材料，研發（fā）水平還存在差距;六是氫能安全標準尚未健全，這是未來影響（xiǎng）氫能利用和民眾接（jiē）受度的一個很（hěn）重要的因素。

對此，劉思明建議：“氫能產業的明顯特征是通過技術創新推動產業發（fā）展，因此未（wèi）來包括製氫、儲氫、運氫、加氫技術（shù）的研發，將是實（shí）現該產業大規模應用的（de）關鍵要（yào）素。所以在未來五年，最重要的是加大這些方麵的投資，盡早取得技術突破。”

四大模塊全麵創新

對於具體要（yào）發展哪些技術，劉思明做了進一步分析。氫能的利用可以分為（wéi）四大模塊，包括氫能製備、氫能儲存、氫能運輸及（jí）氫能（néng）應用。

氫能製備 目前能夠梳理出來的傳統製氫路線有重（chóng）油氣化製氫、煤氣化供氫（qīng）、煤焦（jiāo）化供氫、氯堿工業供氫等7種。而新能源的（de）製氫路線有（yǒu）太陽能、風能、生（shēng）物質和電解水製氫4種。

根據（jù）測算，化（huà）學燃料或化工原料的製氫成（chéng）本較低，是目前最經濟的、能（néng）夠大規模穩定供（gòng）氫一種方式。而新能源的製氫成本要高於它。預計近期氫能源電（diàn）池汽車的氫能供應仍以化學燃料或化工（gōng）原料製氫為主，其他方式占比較小。但隨著技術（shù）的進步，太陽（yáng）能和風能能源轉化效率的提高，新能（néng）源製氫也將會成為一個可選擇的途徑。

氫能儲存 氫能儲存有三種方式，即高壓儲氫、低溫液態儲氫和有機液（yè）態載體儲氫（qīng）。目前我國所能做出來（lái）的實驗室級別的儲氫壓力可以（yǐ）達到70MPa，但缺乏工業驗證。所以未來的發展重點就是在高壓碳纖維複合材（cái）料儲氫罐設備的研發上，希望能在可控的成本（běn）之下研發出一種高（gāo）強度且抗腐蝕能力比較強的儲氫容器（qì）。

有機液態儲氫（qīng）在（zài）日（rì）本、德國受到關（guān）注並取得一些進展。其工作原理是利（lì）用化學反應，使有機液體成為氫能的一種載（zǎi）體，通過加氫形成化合物（wù）。以這種非常穩定安全的方式將氫運送到加氫站以後（hòu），通過加氫再使氫氣得到釋放。

從目前來看有機液態儲氫有（yǒu）幾個（gè）明顯的優點，一是儲（chǔ）氫量大（dà），儲氫密（mì）度高;二（èr）是比較適合長距離氫能的輸送;三是由於這（zhè）個反應是可逆（nì）的，其中應用的有（yǒu）機液體成本相對低廉，而（ér）且可循環，所以操作成本比（bǐ）較低。這種方法也將成為未來儲氫和運氫的非常重要的方（fāng）式。目前（qián）國內一（yī）些民營企業已經在模仿國外的（de）路徑（jìng）發展有機液態儲氫技術，但這些技術還有待工業化和（hé）大規模的驗證。

氫（qīng）能運輸（shū） 目前比較切實可行的是長距離輸送管道的運輸。在化工企業（yè）中，氫氣的短途運輸（shū）已經實現了工業（yè）化。但是氫氣管道的造價要比傳統51吃瓜网管道高出一倍，所以未來實（shí）現氫氣和天然（rán）氣（qì）的混輸，降低整個氫氣管道的造價，是實現氫氣大規（guī）模長距離運輸的核（hé）心。

氫能應用 目前重點關注的是氫能利用的核心（xīn）載體——燃（rán）料電池係統，該係統主要是質子交換係統，主（zhǔ）要包括膜電極和雙極板兩大關鍵材料。在全產業鏈中，最為核心的是氫燃（rán）料電（diàn）池係統的研發與製（zhì）備，目前我國在這一領域（yù）急需大量（liàng）的技術研發。

此外，對現有加油站改造，並將其（qí）升級為加油、加氫一體化的供應模式（shì）也值得關注。

但要注意的是不應把氫燃料（liào）電池或（huò）氫能的（de）利用僅僅看（kàn）成是汽車動力的來源，它應該更廣泛地應用於分布（bù）式能源、儲能（néng）裝備等領域，即氫能源可以替（tì）代目前很多驅動領域使用的傳統能源。所以（yǐ）我國氫能源產業的發展和布（bù）局將是未來非常值得（dé）研究和探討的課題，要盡可能在網絡化建設中使（shǐ）氫能源（yuán）產業從示範區域運行轉向社會區域運行，擴大其應用麵和（hé）影響力（lì）。

來源：中（zhōng）國（guó）化工報