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中国氢能产业缘何大有作为?院士学者这样说|科技圆桌派

2023-10-28   封面新闻   阅读量:94

    封面新闻记者  谭羽清  图片由主办方提供

    氢能作为来源丰富,绿色低碳,应用广泛的二次能源,对构建清洁低碳安全高效的能源体系具有重要意义。氢能产业已成为战略性新兴产业和未来产业的重点发展方向之一。

    那么,我国氢能产业当下发展状况如何?在国家双碳目标下,氢能发展面临哪些机遇与挑战?10月27日,封面新闻记者来到由中国科学技术协会主办的“企业创新大家谈新能源(氢能) 专场”活动(以下简称“活动”)现场,聆听院士专家们的讲座、论坛,采访相关企业负责人,寻找答案。

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活动邀请各界学者专家参与

    我国已基本形成氢能产业链的体系

“当今世界正经历百年未有之大变局,新一轮科技革命和产业变革同我国经济高质量发展要求形成历史性交汇,新型能源结构的建设是其中重要内容。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,正逐步成为全球实现双碳、能源转型发展的重要载体之一。以燃料电池为代表的氢能开发利用技术取得重大突破,为实现零排放的能源利用提供重要解决方案。”

    活动中,在题为《双碳战略与氢能产业》的报告最后,中国科学院院士、西安交通大学能源与动力工程学院教授陶文铨总结道。据悉,陶文铨是国际数值传热学知名专家,长期从事传热学及其数值模拟方法与工程应用的教学与研究,推动与促进了我国计算传热学科的形成与发展,为我国能源动力事业科培养科学技术骨干做出了重要贡献。

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陶文铨院士作题为《双碳战略与氢能产业》的报告

    报告上,陶文铨不仅科普了发展可再生能源以替代化石能源对我国实现双碳目标的重要性,还全面介绍了氢能产业链的构成及我国的相关发展情况,并以详实的案例分享了团队在氢燃料方面研究的工作体会和经验。

    他介绍,从科技部十-五(2001年至2005年)电动汽车专项开始支持氢燃料电池在交通中的应用,到国家自然科学基金第一个关于燃料电池的重点基金《先进质子交换膜燃料电池热物理关键问题研究》启动,再到清华大学培育的燃料电池发动机产业化实体——北京亿华通科技股份有限公司成立......经过近20年的发展,我国已基本形成氢能产业链的体系。

    而当下,陶文铨看到氢能产业仍在快速发展中:“2022年德国跟西南交通成功研制氢燃料列车,今年又报道德国一家(企业)在飞机上也用了,所以可以说氢是全交通覆盖。”

    从“碳循环”到“氢循环”的机遇与挑战

    “可以预测,随着国家高质量经济的发展,我们一定会从碳循环逐步走向氢循环,这是我们国家随着双碳目标接下来能源供给的重要走向和发展趋势。”在《国家双碳目标下的氢能@绿色发展-机遇与挑战》的报告中,中国科学院院士、南京大学物理学院教授邹志刚分享道。

    邹志刚主要从事能源与环境材料方面研究,具体研究领域为太阳能分解水制氢、光催化还原CO2、光催化环境净化、薄膜太阳电池、燃料电池、白光照明材料和器件、低碳社会与能源发展。

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邹志刚院士作题为《国家双碳目标下的氢能@绿色发展-机遇与挑战》的报告

    “氢能好在什么地方呢?它绿色,跟我们双碳的目标非常契合。”报告上,邹志刚介绍了氢能的种种优势,包括不产生排放、可以助力我国风电和光伏项目的储能等,并提到,“中国进入高质量发展阶段,每年能耗总量的增长大概是2%左右,可由氢能源增长来满足。”

    同时,他也列举并详细解释了发展氢能的四个挑战,它们分别在于氢能制备、氢的存储和运输、氢燃料电池以及氢能的标准化。例如,和传统方式制氢相比,利用可再生能源制备“绿氢”成本较高;氢的转移运输相对困难,增加了氢能利用的成本;氢能产业部分方面还未实现标准化等。

    其中,邹志刚强调,“在氢能规模化应用当中,最重要要发展的是氢燃料电池,把应用场景做起来。这个应用场景做强做大之后,会带动整个氢能的发展。在燃料电池的体系当中,我们电堆膜、电极、双极板、质子膜等等这些只有国产化,只有自主可控才能使氢能的产业高质量的发展。”

    记者了解到,邹志刚团队一直在为实现这些氢燃料电池材料相关技术的升级、国产化而努力,并已取得了诸多成果,包括但不限于:通过膜电极二级序构,解决催化剂性能及稳定性、质子膜性能、膜电极架构这三方面问题;研究实现将维生素E参到膜电极中,“消灭”其中的自由基,使膜电极寿命从2000小时提升至1万小时左右;自主研发的氢燃料电池电源系统核心零部件实现100%、材料85%国产化。

    已有企业布局氢能全产业链各环节

    活动的间隙,东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司党委副书记、总经理黄果在接受封面新闻记者采访时表示,目前东方电气已立足技术研发和装备制造为核心,布局了氢能“制储运加用”全产业链各环节。

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东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司党委副书记、总经理黄果

    例如,在氢的制备方面,对于碱性电解水制氢和质子交换膜(PEM)电解水制氢两种路线,东方电气已能提供完整的解决方案;在氢的储存、输送方面,东方电气不仅积极探索有机液态储氢、固态储氢等多种储氢方式,也通过建设攀枝花市输氢管道示范项目积累了氢能输送方面的实践经验;在氢燃料电池方面,他们坚持实验室测试和实际运行相结合,持续验证优化产品可靠性和经济性,从2017年开发第一台搭载自研燃料电池系统的氢能汽车,到2018启动批量示范,时至当下,单车最高里程已超过36万公里...…

    采访中黄果也表示,当前氢能产业面临的最大的挑战之一,就是如何快速实现规模化发展,只有企业端提升高可靠性批量研制能力、市场端扩大应用规模双管齐下,推进成本实现较大幅度下降,才能让氢能真正走入老百姓的日常生活。

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活动现场开展企业研讨交流

    此外,在问及本次活动是否搭建了一个较好平台,让投身氢能产业的公司企业、学者专家们实现了更多交流,加强了对对方领域的了解,黄果表示了肯定。

    “这块平台的搭建,便于我们整个行业、产业,包括不同企业、不同领域之间的人士作进行交流,因为现在氢能涵盖的范围太广了,它不是单一个装置或者单一个领域或面。”黄果说道。

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活动现场发布10大优秀解决方案

    据悉,本次企业创新大家谈新能源(氢能)专场活动聚焦氢能发展与多领域应用,开展了氢能产业问题及解决方案征集、专家论证、产学研对接、成果转化签约等活动。此外,活动前期还组织征集了技术及产业共性问题16项,面向氢能产业的大中小企业以及科技工作者征集遴选优秀方案10项。

陶文铨
中国科学院院士
邹志刚
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