“推動充電、加氫等設施建設。”氫能源首次寫入2019年《政府工作報告》，引發(fā)各界廣泛關注。燃料電池汽車是當前高效清潔利用氫能的最佳工具和主要形式之一，在日前舉行的第三屆中國新能源汽車國際峰會上，氫能發(fā)展再次成為熱議的焦點。想象一下，在2050年的某個夜晚，你家因為某些原因突然停電，并且一時半會兒無法恢復。這時你沒有慌張，而是走進車庫，打開氫燃料電池車后輪胎中內設的無線供電功能，沒有發(fā)電機的轟鳴，家中瞬時又恢復了光明。這就是氫燃料電池汽車為未來人們設定的場景。

1992年，豐田啟動FCV（燃料電池電動汽車）技術研發(fā)。2015年10月美國加州開始販售豐田首款氫燃料電池車型 Mirai（取自日文“未來”），實現(xiàn)了1989年上映的好萊塢電影《回到未來2》中描述的未來汽車驅動模式。

很多人會問，在甲醇、電動汽車大行其道的新能源市場中，為何還要發(fā)展氫能源燃料電池車？借用豐田社長豐田章男的話說：“為了下一個100年。”

“推動充電、加氫等設施建設。”

在先期發(fā)展落后一程的情況下，今年的政府工作報告為我國氫能發(fā)展注入了一劑強勁動力。可喜的是，天津、廣東、浙江、四川等多個省市已在地方政府工作報告里提到了發(fā)展氫能。一些央企也很重視，目前，上汽、濰柴、福田、長城等骨干企業(yè)已明確規(guī)劃、加大投入，推進燃料電池汽車研發(fā)和商業(yè)化，氫能和燃料電池產業(yè)聯(lián)盟應運而生。

在頂層重視、市場升溫的情況下，我國氫燃料電池汽車是否要向日本看齊，在乘用車市場上大力推進、一擁而上？并不盡然，氫燃料電池汽車要在中國良性發(fā)展，兩個原則很重要：一是結合資源稟賦開展產業(yè)布局；二是明確氫燃料電池汽車的角色定位。

首先，我國地域遼闊，各地優(yōu)質資源千差萬別，不是所有地區(qū)都適合發(fā)展氫燃料電池汽車產業(yè)。有些地區(qū)電力資源豐厚，適合以發(fā)展純電動汽車為主；有些地區(qū)農業(yè)發(fā)達，甲醇燃料價廉易得，主要適合推廣甲醇汽車。已經選擇好先期發(fā)展方向的地區(qū)可根據(jù)自身特性和需求，適當規(guī)劃氫燃料電池汽車的發(fā)展。

我國供氫占比最大的部分是工業(yè)副產氫，這也意味著工業(yè)發(fā)達的地區(qū)氫資源稟賦較好，可以讓氫能產業(yè)規(guī)劃占盡地利之便。有關部門應結合資源優(yōu)勢，選定一些適合地區(qū)作為示范區(qū)，點、線、網結合，鼓勵開展區(qū)域化的示范運營，加快產業(yè)化過程，有效推動氫能的發(fā)展。

其次，從技術發(fā)展和市場狀況看，氫燃料電池汽車扮演的應該是補充者而不是引領者的角色。由于氫能的加注時間和續(xù)航優(yōu)勢，能夠極大彌補電動車在這方面的不足，所以長距離的公共服務和物流運輸是目前國內最適合推廣氫燃料電池汽車的領域。

物流車、公交車及部分商用車輛35兆帕的儲氫技術已經實現(xiàn)，隨著加氫站建設以及生產、營運規(guī)模的擴大，燃料電池在這些領域的實際運行數(shù)據(jù)會不斷積累，部分工程技術也將在實踐中有所突破。

下一個100年，氫能在能源結構中角色如何？

被業(yè)內專家稱之為“終極能源”的氫能，在能源領域自帶“未來之星”的光環(huán)，其來源廣泛，既可用傳統(tǒng)化石能源如煤炭、石油、天然氣等的低碳化技術制取，也可以通過風、光、水等可再生能源制備，并且熱值居各燃料之首。這意味著同樣單位質量的能源完全燃燒，氫能所提供能量是液化石油氣的2.5倍、汽油的3倍。

根據(jù)國際氫能源委員會發(fā)布的《氫能源未來發(fā)展報告》，到2050年，全球范圍內的氫能產業(yè)將提供3000萬個工作崗位、減少60億噸二氧化碳排放，氫能汽車將占全世界車輛的20%-25%。美國燃料電池和氫能協(xié)會主席 Morry Markowitz 說：“我認為氫能是未來最有前景的能源。”

燃料電池汽車作為當下氫能的主要應用形式之一，優(yōu)勢顯而易見。上海市氫能利用工程技術研究中心主任高頂云說，氫能汽車不僅保持了傳統(tǒng)燃油車的使用習慣，比如乘用車加氫只需5分鐘，續(xù)航卻能達到600公里，而且能實現(xiàn)零排放。“我們單位通勤車就是一輛 13 人座的氫能燃料電池汽車，行駛里程已將近3萬公里，體驗很好。”高頂云笑著告訴記者。

集萬千優(yōu)點于一身的氫能，為何在中國沒有快速發(fā)展？

實際上，我國目前供氫能力十分強大。國家能源集團總經理凌文介紹，首先是煤制氫。按2018年的產能大致估算，已有的制氫產能可以供給1億輛新能源汽車用。其次是可再生能源制氫。由于技術原因，每年棄風、棄光、棄水等大致能有1000 億度電。按5度電制1升氫算，可以撿回來200萬立方米氫氣。

但近年來我國的氫能源汽車發(fā)展不盡如人意。據(jù)《中國氫能與燃料電池年度報告2018》，截至2018年11月，中國共有27座建成的加氫站，其中3座已被拆除，另有16座在建。加氫站多數(shù)僅供示范車輛加注使用，尚未完全公開。

“這里面有很多因素，首先是我國氫能技術發(fā)展還沒有到爆發(fā)性階段”，高頂云說，雖然氫燃料電池系統(tǒng)中的400多個零部件，大部分已實現(xiàn)本土化，但質子交換膜、空壓機等關鍵材料和零部件仍處于實驗室或中試階段。其次，由于目前行業(yè)主管部門尚未確定，導致加氫站建設基本上處于個案處理階段。

“一座加氫站的建設涉及到站址布點規(guī)劃、土地、法規(guī)等問題，沒有政府支持很難全面鋪開建設”，高頂云表示，加氫站發(fā)展遲緩已成為制約氫能燃料電池汽車快速發(fā)展的重要因素之一。

未來的氫能賽道應如何把握

氫能一直是世界各國能源布局中的重點發(fā)展對象，除了日本，德國、美國等也是老牌“氫”國，先后制定了多項氫能研究計劃，以實現(xiàn)向氫經濟的過渡。“可以說，發(fā)展氫能既是國際戰(zhàn)略，也是能源轉型。”凌文表示，氫能已經成為競相爭發(fā)的國際賽道。

據(jù)了解，作為我國由高速發(fā)展到高質量發(fā)展轉型階段中必不可少的一環(huán)，在此次寫入政府工作報告之前，國家對此已有所規(guī)劃，按照《中國氫能產業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書》提出的目標，到2020年，中國氫能燃料電池車輛要達到1萬輛、加氫站數(shù)量達到100座；到2030年，氫能燃料電池車輛保有量要“撞線”200萬，加氫站數(shù)量達到1000座。發(fā)展氫能燃料電池技術，已被寫入《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中。

“氫能寫入政府工作報告向外界釋放出了積極信號，為我國氫能的未來發(fā)展照亮了一束光。”高頂云認為，在加氫設施方面，用于商用車35兆帕等級儲氫加注方面的相關技術和裝備，國內已基本實現(xiàn)自主，在乘用車70兆帕等級儲氫加注方面的相關技術和裝備上，也解決了有無的問題，但還需不斷精進。

“接下來各部門應真正將這一積極信號落地，配套出臺加氫站等設施的建設、補貼等方面的實施細則。有了政策的支持、技術的進步和基礎設施的完善，氫燃料電池汽車才會有大規(guī)模應用的可能。”高頂云說。

各國如何發(fā)展氫能？

日本

日本在氫燃料電池領域取得超過 1500 件專利。將氫能利用作為國家戰(zhàn)略方向之一，在 2014 年發(fā)布“氫社會”戰(zhàn)略路線圖，在2017年發(fā)布了“氫能源基本戰(zhàn)略”，進一步明確了2030年的具體行動計劃和2050年氫能社會建設的目標。

美國

美國 2005 年就將氫能列入“主流能源”選擇之一，主要推動了燃料電池汽車在物料運輸?shù)忍厥忸I域的應用 。截至2015年，已有34家企業(yè)8000多輛燃料電池叉車投入運行，進行了較好的商業(yè)化推廣。

歐盟

歐盟歐盟制定了氫能路線圖、清潔能源計劃和2020年氫能與燃料電池發(fā)展計劃。開展了大量燃料電池及燃料電池汽車的研究與示范應用，同時在資金投入、燃料電池車隊推廣項目以及加氫站建設等進行了系統(tǒng)規(guī)劃。

實際上從原理上來看的話，燃料電池是可能實現(xiàn)2次電池化的，特別是發(fā)電或者說放電時使用的固體高分子型燃料電池（PEFC），與水電解即充電時使用的PEM型水電解裝置在電極以及電池結構上幾乎是相同的，化學反應也剛好相反。不同的是催化劑材料的最佳選擇及其用量。

東芝的自持式能源供應系統(tǒng)“H2One”，就是將PEFC和PEM型水電解槽，儲氫系統(tǒng)等集中在一個容器中。從某種意義上說，整個容器即具備像二次可充電電池一樣的機能。

研究人員對“發(fā)電機”情有獨鐘

如果將燃料電池實現(xiàn)2次電池化，那名稱應稱為“氫-空氣二次電池”。是與鋅（Zn）-空氣電池或鋰（Li）-空氣電池等具有類似反應體系的一種電池，雖然技術上可能不容易實現(xiàn)，但在研發(fā)2次電池的眾多研發(fā)團隊或人員中，進行以燃料電池的2次電池化為研究目標的研究人員少的不可思議。

其中一個原因是許多開發(fā)FC燃料電池的研究人員認為FC就像是“發(fā)電機”一樣的存在而并不是像其他電池一樣的“電化學電池”。如果是發(fā)電機的話，燃料從外部放入，與通過外部電源再充電并重復使用完全不是一回事。一些FC研究人員認為，他們不能理解將這樣的FC電池二次電池化的優(yōu)勢何在。

有企業(yè)進行了十年以上的開發(fā)

盡管研究人員很少，但也不是說沒有。例如日本高砂熱工業(yè)和產業(yè)技術研究所就是目前正在開發(fā)可逆FC的公司/研究機構的其中之一，研究人員一般稱二次電池型FC為“可逆FC”，“可逆電池”等。這是因為通過充電進行水分解，由氫和氧放電（發(fā)電）所產生的水可逆地返回成氫和氧。高砂熱工在2000年中期開始開發(fā)，目前據(jù)說研發(fā)仍在持續(xù)進行。該公司試制的原型可逆電池在日本國家先進工業(yè)科學與技術研究所福島可再生能源研究中心被使用中