鉅大LARGE | 點擊量：469次 | 2022年11月29日
氫燃料動力電池的困境和希望
2018年，是燃油車最憂傷的一年。
為了實現建設國際旅游島的目標，海南省宣布將在2030年禁止銷售和使用燃油車。緊接著，廣東省廣州市、深圳市等全國各大城市相繼出臺針對燃油車的限制措施。隨后，長安、北汽、一汽等國內車企也主動提出將在2025年停售燃油汽車。甚至連京東、中國郵政等企業也開始放棄燃油物流車輛，轉投新能源汽車陣營。
與此同時，不少石油公司也在緊跟形勢。日前，殼牌石油公司和氫能技術與能源公司HTEC在加拿大溫哥華推出了首個氫燃料電池汽車零售加氫站。2023年之前，殼牌計劃建立400多座加氫站。而此前，包括英國、美國加州地區及德國等地均已推出類似站點。
國內的加氫站建設情況如何？國內石油企業又將如何面對這一發展趨勢？
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“截至2018年2月，國內已建成并正在運營的加氫站僅有12座，分別位于北京、上海、江蘇、大連、安徽、河南、廣東、成都等地，另有在建的加氫站19座。”上海氫能利用工程技術研究中心副主任吳浩洪告訴本刊記者。
由此可見，我國的加氫站建設剛剛起步。那么，在國外試點成功的案例能否在國內推廣？氫能源到底有多大的應用前景呢？這些問題讓廣東中油燃氣有限公司的總經理齊勇很困惑。他告訴本刊記者，他的公司想為當地的氫能源發展做點貢獻。可是作為一家民營企業而言，前期巨大的投入和難以預計的收益，令他望而卻步。？
存在同樣困惑的還有廣州久昊能源有限公司的安全生產總監陳業祥。他希望在政府主導下，促使氫能產業得到良性發展，并愿意為此出份力。類似的企業在廣東和全國還有很多。他們共同的愿望是，可以從政府層面對氫能源發展給予更多的支持，同時從行業角度來講希望相關標準可以更加完善，讓他們心里有底。
吳浩洪也提到，目前加氫站建設確實存在投入高、收益慢和技術瓶頸的問題。這些都成為企業不敢投資的一個主要原因。
而且對于加氫站的行業歸類問題，國家和地方目前沒有明確。“這與建設報批加油或者加氣站完全不同，讓企業感覺難辦。”他強調，現下國內的加氫站數量較少，在一定程度上成為氫燃料電池汽車發展的最大障礙。
先有雞還是先有蛋？
究竟應該是氫燃料電池汽車發展在前，還是加氫站建設在先呢？清華大學汽車研究所所長陳全世給出的答案是：“沒有大量的氫燃料電池汽車上路行駛的話，加氫站的建設完全沒有意義。”
采訪中，中國可再生能源學會氫能專委會秘書長王富茂也談到了氫燃料電池汽車的發展問題。他告訴本刊記者，氫燃料電池汽車在發展過程中，除了要面臨加氫站發展滯后及部分材料成本較高的因素外，在氫能的利用上仍有很多問題待解。
他解釋說，從源頭上來講目前仍然存在“談氫色變”的現象。
緣何如此？這要從氫的自然屬性說起。氫是易燃易爆品，有一定的可燃范圍和爆炸范圍，無色無味，憑感官無法發覺其泄漏。這成為人們對其心生恐懼的主要原因。但是，氫氣的特性可以簡單概括為“易燃易爆、風險可控”。
王富茂提到，雖然氫具有易燃易爆的屬性，但還有一個顯著的特點即逃逸性比較好，很容易擴散開。如果在相對開放的區域建站的話，一般來說問題不大。“其安全性在廣闊的范圍內是有保障的。”他解釋說。
制約氫能發展的另一個因素是，相關產業鏈發展尚不健全。從制氫角度來講，目前國內氫氣供應主要是化工等其他工業回收用氣，來源較充足。目前的制氫技術在不斷進步，如果說可以利用可再生能源，諸如風電制氫、光伏制氫的話，那么就是純粹的綠色無污染、零排放了。
此外，燃料電池技術的瓶頸也在制約著相關產業的發展。“現在，國內燃料電池內所使用的膜仍然是美國的光膜。還有一些關鍵材料，比如催化劑等核心技術仍然掌握在國外企業手中。所以，在量產方面要受制于人。但是，如果能達到一定發展規模的話，國內相關的技術是完全可以跟上的。”王富茂很樂觀，“雖然發展需要一段時間，但肯定會慢慢變好的。”
廣東鴻基創能科技公司的常務副總馮毅對氫能也十分關注。他介紹說，氫的利用形式應該是多種多樣的。
比如，在日本，氫能不僅用到汽車上，還包括家用熱電聯產，即供熱水和供電。“在這方面，日本的東芝公司已經賣出幾十萬套設備。我想談合作，但是對方不向中國銷售。如果可以達成合作的話，完全可以解決北方一些地區的供暖問題。目前，在日本這項技術已經應用得非常廣泛了。”馮毅談到。
另外，關于氫的儲能問題。目前，幾大電力集團都在關注氫能。其實，氫是一個很好的儲能體系，因為安全性較好。
馮毅介紹說：“其實，氫燃料汽車就是將之前電動車的動力電池改成了氫反應堆。而氫反應堆就相當于一個發動機。在汽缸內，氫和氧結合后產生水和電，向外持續供應動力。氫燃料與動力電池一樣沒有聲音，使用時很安靜。”
事實上，氫燃料電池最核心的部分是雙極板和膜電極。馮毅目前在做的就是膜電極研究，相當于氫燃料電池的CPU。
目前，膜電極在國內尚未達到量產，技術仍掌握在外國人手中。“我認為，現在最關鍵的是氫燃料電池的研究。畢竟其他部件國內已經做得很好了，包括廣東、江蘇、湖北、河北等地都形成了具體的相關配件產業鏈。現在最關鍵的問題就是攻破電堆。”馮毅分析道。
“未來，加氫站建造所需的整套基礎設施一定要跟上。因為當氫動力汽車大量上路行駛的時候，加氫站建設的步伐如果不加快的話，是很難跟上車企發展速度的。”王富茂表示。
釋放積極信號？
氫能源的發展問題，得到了國家領導人的關注。5月11日，國務院總理李克強在日本考察時，專程前往位于北海道的豐田汽車公司零部件工廠，詢問了燃料電池車MIRAI和e-Palette概念車續航里程等方面的問題。業內認為，這是國家最高級別領導人首次在公開場合對燃料電池車輛進行考察，釋放出一些積極信號。
石油公司方面在新能源領域也有一些動作。7月18日，中國石化集團資本有限公司(中國石化資本)在雄安新區揭牌。該公司是中國石化布局新興產業的投資平臺，主要投資新能源、新材料、節能環保及智能制造等戰略性新興產業，注冊資本100億元。業界評價，這無疑給本已如火如荼的新能源領域又加了一把柴。
技術的不斷進步，正成為氫燃料汽車發展的助力。7月19日，日本豐田汽車研發中心有限公司北京分公司總經理湯田修事宣布，豐田公司將發起邁向氫能社會的2050環保挑戰。
目前，豐田的氫能燃料采用的是FC電堆高壓氫氣瓶，具有更小更輕、容易裝載的特點，體積密度和空氣密度很大，續航里程可以達到700公里。豐田公司希望到2020年東京奧運會時，包括FC電堆、FC電池、氫氣瓶燃料在內的豐田燃料電池體系可以應用到商用車上，并為2022年北京冬奧會做準備，共同邁向氫能社會。
“未來的燃料將是氫能。”國家發改委能源研究所氣候首席專家、研究員姜克雋，一直致力于低碳能源轉型研究。他曾這樣描述未來的新能源發展趨勢：“目前，國內已經在研制以氫能為動力的飛機發動機，未來能源的更迭發展將非常快。”
國際上的加氫站
目前，世界上包括美國加州地區、日本、韓國、德國等國家和地區在內，加氫站的建設可謂蓄勢待發。CST三交產研公開數據顯示，截至2018年2月，美國共有39座加氫站處于運營中。其中，加利福尼亞州有35座，南卡羅萊納州有2座，其他2座位于東北部。這39座加氫站中，有31座屬于零售站。
據外媒報道，豐田將與殼牌合作在美國加州建造7座加氫站。兩家公司將共同出資1140萬美元，而加州能源委員會將出資1640萬美元，旨在實現2024年前擁有100座加氫站的目標。
同為北美洲國家的加拿大，如前文所述，亦由殼牌和氫能技術能源公司HTEC合作，推出了首個向公眾開放的氫燃料電池電動汽車零售氫燃料補給站。該站位于格蘭維爾街8686號，是殼牌和HTEC計劃在溫哥華開設的三座補給站之一。
作為與中國一水之隔的近鄰，亞洲經濟強國日本在加氫站建設方面一直處于領先地位。今年2月，日本經濟產業省發布了《氫能基本戰略》，明確設定了中長期氫能發展目標。同時，在加氫站部署規模方面，將在2020年達到160座，2025年達到320座，2030年增加到900座，2050年逐步替代加油站。
據《日本經濟新聞》6月21日報道，為普及燃料電池車，日本經濟產業省將放寬對供應燃料加氫站的限制；解禁由司機自主加氫的自助式加氫站；只要滿足一定條件，只靠一名監督員就可以實現加氫站運營。未來，更將探討實現無人化加氫站。
同處亞洲的韓國也十分關注加氫站建設。在今年2月7日—11日召開的平昌論壇上，有來自美國、荷蘭、德國、加拿大、日本、韓國等成員國的專家代表，就全球環境問題及聯合國可持續發展目標，對燃料電池產業的影響進行了深入交流。論壇上，韓國H2KOREA組織發表了關于韓國建立氫能經濟社會的方案。預計到2020年加氫站數量達到80座，2025年達到210座，2030年達到520座。
Nel公司去年與韓國最大的氣體供應商Deokyang合資，成立了NelDeokyang進入韓國氫能市場，將專門在韓國境內銷售和運營Nel的加氫站。
作為“里程碑式”的交易，NelDeokyang已收到韓國H2Station？加氫站200萬歐元的采購訂單。該訂單來自韓國銷售LPG燃料的零售公司JoongDoGas。這也是韓國的第一座合建站。業內認為，這標志著韓國首次安裝，并成為首個遵循新天然氣法和當地標準的緊湊型加氫站解決方案。
歐洲方面，據外媒報道，保加利亞交通、信息技術和通信部副部長AnguelPopov在國家文化宮展示了氫燃料電池汽車技術，并宣布到2025年在國內建立10座加氫站。
法國政府也公布了《法國氫能計劃》。《計劃》指出，2019年起，法國環境和能源署將出資1億歐元用于工業、交通及能源領域部署氫氣，以便進一步發展氫動力車輛以及加速加氫站建設。到2028年，加氫站建設規模將增至400～1000座。
德國截至2017年底共有加氫站56座，其中45座是公共加氫站。到2019年，德國加氫站數量預計增加到100座，其中已詳細規劃好31座加氫站的地理位置。有三個州被選擇建設新的加氫站，包括石勒蘇益格—荷爾斯泰因州、下薩克森州和北萊茵—威斯特伐利亞州。
德國方面認為，氫燃料的清潔運輸包括車輛的操控、速度和運行范圍，與傳統汽車基本相同，但幾乎沒有噪聲和尾氣排放。氫能車輛可以覆蓋約500公里的距離，并在短短3分鐘內在傳統車站實現加氫。
H2MOBILITYDeutschlandGmbH&Co.KG負責在德國全國范圍內推出燃料電池乘用車氫能基礎設施。到2019年，其第一個目標是在德國七個主要城市地區以及主干道和高速公路上投入100座站。隨著越來越多的氫動力車駛上道路，未來將建設多達400座加氫站，以確保德國全國的燃料供應。
