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《科技会客厅》聚焦氢能:终极能源如何走进现实生活?



  《科技会客厅》聚焦氢能:终极能源如何走进现实生活?

  当国际油价波动牵动人心,当电动汽车的续航与补能焦虑依旧存在,一场更为深刻的能源变革正在悄然酝酿。一种被誉为“终极能源”的选项——氢能,正加速从实验室与教科书驶向现实。它燃烧只产生水,承载着能源清洁化与独立的终极梦想,却也面临着成本、技术与基础设施的三重考验。

  近日,《科技会客厅》最新一期邀请到北京天海氢能装备有限公司总经理张增营、北京市煤气热力工程设计院王洪建,共同深入探讨氢能发展的必要性、现实挑战,以及中国在这场全球竞赛中的破局之路。

氢能:能源体系的“回归”与“升级”

  当全国首列氢能文旅列车“氢春号”在长春正式亮相,“我觉得我们的氢能又走向了千家万户,又迈出了非常重要的一步”,深耕氢能与燃料电池技术的开发与应用领域的王洪建这样感叹道,并指出这标志着氢能应用从特定领域向更广阔范围的拓展。

  氢能被称为“未来能源”,但其发展历史已有百年之久。王洪建指出,从作为化工原料用于合成氨、甲醇,到过去使用的人工煤气,氢能在我国工业领域早已是“熟面孔”。而当下,它正经历着从工业原料向战略能源的角色回归与价值升级。

氢能为何在众多清洁能源选项中被寄予厚望?作为氢能储运装备设计制造与应用领域的探索者,张增营指出氢能的核心优势在于它是一种清洁能源,最大优点是纯零碳排放且燃烧产物只有水。王洪建从元素本质补充道,氢作为宇宙中最丰富的元素,与氧反应生成水、水电解可复现氢气的循环,使得“它能够实现绝对的零排放,这是其他一些能源可能难以实现的”。此外,氢能能量密度高,可作为间歇性风光电力的高效存储介质,也是构建新型能源体系的关键一环。

现实瓶颈:成本、储运与基础设施的“三重门”

  氢能在交通领域同样大显身手,补能快、续航长,可谓前景广阔。然而,要大规模走进生活,氢能仍面临现实阻碍,背后折射的是燃料电池系统与高压储氢装置带来的高成本问题。

  张增营从高压储氢装置的原理解释道,目前主流的高压气态储氢瓶成本60%以上来自缠绕瓶体的高强度碳纤维材料;燃料电池的核心部件如质子交换膜、催化剂(需使用贵金属铂)等,也因技术复杂、生产规模小而导致价格高昂,“催化剂贵金属铂拉高了氢能源燃料电池的成本”。

  此外,氢能的规模化发展还受制于储运与基础设施。目前主要依靠长管拖车运输,每百公里一千克氢的运输成本约十元。王洪建指出,氢气与天然气作为气体能源,其规模化发展依赖于管道技术的发展。当管道运输成本能降低到一块钱以下且运输量大,氢气运输才能成为可复制可推广的经济型项目。实际上,我国已提出了“西氢东送”战略,通过探索在现有天然气管网中掺氢输送,以盘活巨量基础设施资产。

破局之道:政策驱动、技术创新与场景开拓

  面对挑战,我国的破局之路是多维并举的系统工程。在国家层面,通过设立京津冀、上海、广东等五大氢能城市示范群,开展氢能试点示范项目,以政策组合拳拉动产业链发展,规模化推动成本下降。张增营预测,燃料电池系统成本有望在未来3-5年从几十万降至十万左右。

  技术突破是根本。张增营表示,当前装备已实现“从无到有”,下一步是“从有到优”,未来要持续致力于提升性能、降低成本和生产率。

  应用场景也在不断拓宽。从早期的航天、奥运示范,到如今的氢能重卡、文旅列车,并正向钢铁、化工等工业领域深度脱碳,以及分布式发电、储能等方向延伸,多元化的场景也在为技术创新提供试验场和市场出口。

全球竞赛与安全共识:立足国内,锻造“金刚钻”

  氢能已成为全球能源转型的焦点赛道,但各国布局各有侧重。例如,美国在叉车、分布式发电领域应用较多;沙特、澳大利亚等资源国则致力于生产“绿氢”出口。中国则基于自身资源禀赋(目前以煤制氢为主)和全球最大的应用市场,正全力推进全产业链发展。

  在安全性这一公众最关心的问题上,两位专家给出了专业解答。氢虽具有易燃易爆特性,但其密度仅为空气的1/14,泄漏后会迅速向上扩散,在开阔空间更难积聚至爆炸极限。也即是“氢能源的安全性与安全控制正相关”。经过严苛的材料与装备测试的储氢瓶,分布有多重传感器与自动关断系统的加氢系统和完善的标准体系,都能保证氢气使用过程的安全。香港至今使用的煤气中仍含50%氢气,其安全使用历史也在论述着氢能的可控性。

  面对未来,两位专家均表示,首要任务是立足国内广阔市场,深耕技术与产业链。唯有通过持续科技创新,锻造出技术过硬、成本可控、安全可靠的“金刚钻”,才能在国内国际双循环中赢得主动,真正将氢能打造成中国实现“双碳”目标、保障能源安全的战略支撑。

  从工业原料回归能源主角,从高昂成本走向规模经济,氢能的发展之路道阻且长,行则将至。正是依靠无数“氢能人”在技术、装备、政策、标准等各环节一尺一寸的开拓,这条通往零碳未来的“氢”洁之路,正变得越来越清晰、越来越坚实。




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