有突破亦有痛点，氢能源车正在探路中

有突破亦有痛点，氢能源车正在探路中

氢能是一种公认的清洁能源，具有重量轻、储量丰富、燃烧性能好等特点，可应用在众多领域。交通，正是其最重要的应用场景之一。

近年来，国内氢能源车产业稳步发展，创新成果不断涌现。国家发展改革委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》指出，要“有序推进氢能在交通领域的示范应用”，并提出到2025年，“燃料电池车辆保有量约5万辆，部署建设一批加氢站”的发展目标。

如果说，新能源汽车正成为百姓日渐熟悉的伙伴，氢能源车则算得上是其中的“生面孔”。但近年来，这副“生面孔”的发展前景却被广泛看好。

产业链基本建成

2021年8月和12月，我国分两批批复氢燃料电池汽车示范城市群名单。截至目前，已有五大城市群41座城市纳入国家燃料电池汽车示范。

“这是产业发展的一个重要转折点。”中国汽车技术研究中心副总经理吴志新指出，通过前期示范和示范城市群实践，我国氢能及燃料电池汽车产业取得长足发展。“近两年，各地建成加氢站超100座，推广燃料电池汽车超6000辆，拥有产业链相关企业400余家。”

数据显示，2022年，我国燃料电池汽车销量达5020辆，同比增长168%，今年1-5月累积销售1518辆，同比增长192%，截至5月底累计推广应用1.4万辆。

工信部装备工业一司一级巡视员苗长兴在会上表示，在氢燃料电池汽车示范城市群带动下，行业企业组成示范应用联合体，涵盖氢能制、储、运、加及零部件生产、整车制造、车辆运营等全产业链条的产业生态正加速形成，并成长起一批代表性企业，产业生态不断优化。

“燃料电池汽车产业链已经建起来了。”中国科学院院士欧阳明高指出，产业创新步伐不断加快，面向重卡的大功率燃料电池系统成为氢能产品技术的一大亮点，且车用燃料电池系统已进入价格快速下降通道，带动氢能应用场景不断扩大。“除汽车领域外，还在发电、无人机、水下特种应用等领域持续探索。”

仍存一些“致命”痛点

尽管氢能有着诸多成为主流能源的理由，但至今仍未能大规模推广，产业上和技术上也存在一些“致命”痛点，阻碍了氢能产业商业化进程。

围绕产业链，最先需要解决的问题就是起点的制氢问题。目前工业制氢主流方法包括化石能源制氢、工业副产氢和电解水制氢，前两者由于在生产中不可避免会产生二氧化，一般被划分为“灰氢”。电解水制氢则是通过水的电解得到氢气和氧气，没有碳排放，故被称为“绿氢”。

根据有关统计，2021年全球氢气生产结构中通过天然气和煤制的灰氢达到81%，是当前氢能消费结构中的主体，而电解水仅占0.04%。

当下，制约电解水发展最大问题是“电贵”。对于电解水成本的拆解测算，以常见的碱性电解水制氢法为例，目前总成本为23.8元/Kg，其中电费为16.8元/Kg，占比超过70%；根据预测，2030年的电费下降一半达到8.4元/Kg，相应总成本也下降到12.6元/Kg，成本大幅下降。

十四五规划指出，第二批风光大基地预计总装机约4.55亿千瓦，其中十四五期间完成装机约2亿千瓦。随着风光能源运用并网，有望为电价“减负”，电解水制绿氢的成本将会不断向灰氢接近靠拢。

其次，我国的制氢基地和用氢站分布不均，氢的运输也是目前亟待解决的难题之一。参照其他的气体能源，氢能源最理想的运输方式也是管道储运。

由于氢气分子量较小，分子间间隔较大，因此压缩乃至液化都是十分困难的。目前我国现行的储运方式也以高压气氢运输为主，液氢运输作为试点进行推广。这种运输模式下，最显著的特征就是“高成本、近距离”，远无法达到经济性推广的要求。

根据未来能源布局发展规划，长距离的“西氢东输”是大趋势所在。就在近日，我国首条“西氢东送”跨省区长距离纯氢运送管道项目启动，总长约400多公里，运输成本为每公斤几元，相较于目前的长管拖车下降了近80%-90%，有望为运输痛点带来解药。

在用氢端，制约氢燃料电池车推广的核心问题在于电堆成本。电堆作为燃料电池系统的“心脏”，成本约占总体的60%左右。再对燃料电池电堆进行拆分，其中催化剂和质子交换膜是目前技术与成本较难推进的两个部分，分别占比36%和16%。

工业上目前主流的催化剂是Pt（铂）、Pd（钯）等贵金属，价格昂贵，难以大规模推广。非贵金属、纳米材料等新型催化剂的性能也已经在实验室中得到验证，但距离工业化仍有一定距离要走。

而质子交换膜，则面临着类似光刻机的困境。根据不完全统计，2021年国内燃料电池质子交换膜的市场份额中戈尔（W. L. Gore & Associates）占了85%，国外厂商累计市占率超过88%。

高度的进口依赖，让质子交换膜有着被“卡脖子”的风险。因此，质子交换膜的国产替代也是氢燃料电池普及的必然条件。

协同扩大规模化应用场景

如何破解产业发展难题，让燃料电池示范城市群发挥出更好的效果？

京津冀燃料电池汽车示范城市群工作专班办公室副主任杨军建议，在目前的发展阶段，燃料电池汽车示范一定要选择好应用场景。“如果示范应用太过分散，作用效果将大打折扣。京津冀城市群在车辆推广和应用场景打造方面，倾向于选择具备成长性、未来市场容量更高的场景，比如城市冷链物流、重型渣土车、重型工程作业车等。”

加强区域联动是燃料电池示范城市群的应有之义。张家口市氢能与可再生能源研究院副院长张成斌指出，车辆或零部件配套方面的合作联动实际是企业的自发行为，其对市场较为敏感。“而更大层面的联动还没有完全开始，北京缺绿氢，张家口有很多风电资源、风电制氢企业，下一步联动可以把张家口打造成京津冀的绿氢生产基地。”

杨军进一步指出，北京到张家口、唐山、保定、天津，都在200公里行驶范围内，大约有7万辆重型卡车，该场景电动化比例仅有2.5%，是极具潜力的应用场景。“我们今年推出一条北京至张家口的矿石原料运输线路，随着这条线示范运营，下一步还将推动两端之间氢源、供氢保障设施等方面的协同联动。”

郑州宇通集团新能源研究院院长李高鹏建议，进一步加强对氢燃料电池汽车的政策支持力度，扩大示范城市群范围，找到更多、更合适的应用场景。“针对加氢站难题，一定要明确审批标准、运营管理、安全监管政策要求，厘清各职能部门审批职责，给企业稳定的政策环境。”

在杨军看来，燃料电池汽车完成3000辆、5000辆的目标是其次，关键是通过示范最终找到燃料电池汽车最适配的场景，打磨出成熟产品，找到可持续的商业模式，这才是示范的意义和使命所在。“这样在2025年示范期结束后，可以顺利进入下一步规模化推广应用阶段。”