制儲輸用，氫能全鏈條發展待提速

當前大規模電解水制氫面臨哪些機遇與挑戰？液氫和管道輸氫技術成熟度如何？氫燃料電池未來應用前景怎樣？9月中旬在北京大興國際氫能示范區召開的第二屆“智領未來·氫聚人才”氫能產學研高端論壇上，多位業內人士給出了自己的答案。

擴大規模降低成本是制氫關鍵

與會專家認為，相較化石能源制氫、工業副產氣制氫，電解水制氫可結合風力、光伏發電等可再生能源，是真正的綠氫，發展前景廣闊，但目前需降低成本，以實現規模化應用。

“堿水電解槽技術成熟、成本較低，占2018至2022年全球電解槽出貨量70%的以上，是未來一段時間大規模電解水制氫的主要技術路線。”天津市大陸制氫設備有限公司總工程師許衛認為，大規模制氫系統的關鍵是“大規模”——更大的電解設備可降低投資和運行成本。但目前大規模電解水制氫還面臨標準、法規等方面的挑戰。根據現行規定，電解水制氫只能在化工園區落地，由此限制了很多綠氫項目。令人欣慰的是，近兩年山東、河北、內蒙古等省份已經在地方政策層面對這一情況有所“解禁”。

在北京億華通科技股份有限公司副總經理、首席技術官李飛強看來，電解水制氫的設備、用水、運維成本都不高，其80%以上成本取決于電價，因此下一步的發展重點是擴大規模、降低成本、實現高利潤。

北京明陽氫能科技有限公司解決方案部總監葉鑫同樣認為，電解水制氫設備的大型化、輕量化、模塊化非常重要，能提升系統整體效率、降低成本。對于綠氫制備而言，除了需考慮水耗、電耗外，還應注重系統整合能力。

長距離推動純氫及摻氫管道建設

高效、低成本的儲運技術，是實現氫能大規模應用的保障。與會專家介紹，國內已實現從液化、儲存、運輸到加注的氫氣儲運關鍵技術突破和裝備的自主可控發展，但仍面臨一些瓶頸。

“管道輸送是打通制氫和用氫‘最后一公里’的有效方式。”國家管網工程技術創新公司氫能業務負責人邵強分析認為，國內氫資源的市場分布與天然氣基本一致，都是從西部地區、“三北”地區向東部地區輸送，與“西氣東輸”整體流向相同。隨著未來市場需求增加，中長距離儲運需求將推動純氫或摻氫管道建設。在他看來，在運輸量較高且穩定的情況下，相比長管拖車或液氫槽車，管道運輸具有成本優勢，而純氫管道是有望最早實現工業化應用的方向。

“現在的‘卡點’在液氫儲運環節，要讓液氫罐車真正上路。”中國科學院理化技術研究所研究員、博士生導師謝秀娟表示，就當前技術水平和應用場景而言，氫氣的儲存和運輸結合度很高，可合并研究。據她介紹，目前常用的氫氣儲運方式是“壓縮氫氣+長管拖車”。此外，液氫和管道輸氫的商業化路徑也相對成熟，而固態儲氫、液態有機氫、載體儲氫等技術正在進一步研究中。其中，液氫儲氫密度高、安全性更好，大規模運用后具有儲運量大、充裝快、占地小等優勢。

李飛強也持有相同觀點。他認為，如果建成國家級輸氫管網，依靠風力、光伏發電的龐大產能布局，低成本離網制氫有望實現。

“純氫、摻氫管道的關鍵設備研發和制造將成為氫能儲運賽道的投資風口。”邵強建議，國家層面加快完善氫能領域的長效監管機制，推動輸氫管道建設。

交通綠色化帶動氫燃料電池應用

在下游應用環節，與會專家普遍看好氫燃料電池領域。

據李飛強介紹，隨著國內車用氫燃料電池技術快速發展，超過90%的膜電極、電堆等關鍵零部件已實現國產化應用。“目前國內企業已全面覆蓋催化劑、氣體擴散層、質子交換膜、膜電極等關鍵材料，已經自主掌握大部分核心技術，在可靠性、安全性、經濟性和成本方面都大幅提升。”李飛強認為，車用氫燃料電池要實現規模應用的關鍵是大幅降低成本。據他預測，2025年以后，車用氫燃料電池材料成本可控制到1000元/千瓦時，到2030年則有望控制到200元/千瓦時。

北京氫璞創能科技有限公司副總經理朱俊娥則認為，水運領域氫燃料電池應用亟待推進。她表示，相較道路交通場景，船舶保有量小、建造成本高，對動力的需求更高，加氫、儲氫技術難度及對安全性的要求也更高，因此目前船用氫燃料電池的發展要慢于車載應用。但是，目前我國船舶保有量在12萬艘數量級，柴油動力船舶的能耗和環保壓力較大。僅在2020年，我國船舶二氧化碳排放量就達1200萬噸，占整個交通運輸領域排放量的12.6%，因此推動水運交通綠色化非常必要。她認為，車用燃料電池應用示范已打下了良好基礎，成為船用燃料電池發展的重要參考。

“此前氫燃料電池在船舶領域的應用主要集中在內河、近海等場景，以客船、渡船、內河貨船、拖輪為主，加上部分海上工程船、滾裝船，且裝機功率整體偏低。”朱俊娥表示，近年來船舶尤其是海船對于燃料電池功率的需求逐漸提升，將達到兆瓦級。

在這種情況下，船用氫燃料電池的發展關鍵在于“大功率”。朱俊娥介紹，國際海事局已出臺燃料電池臨時標準，船用燃料電池標準規范基本框架已成形。她所在的公司也正在開發船用大功率燃料電池系統，功率有望達到500千瓦級。