干勇院士！未来的“氢能社会”会是什么样子？

中国拥有庞大的制氢能力和应用需求。

氢能发展将对我国能源安全和环境保护产生哪些深远影响？未来的“氢能社会”是什么样的新景象？氢能将如何改变我们的生活？　　中国工程院原副院长、专家发展顾问委员会主任干勇国家新材料行业专家、中国金属学会理事长，长期从事国家产业发展战略研究，以及新材料、冶金、现代钢铁工艺技术研究。

　　如何利用现有条件降低制氢成本？如何推动氢能全产业链的开发和商业化？干勇院士对氢能的开发利用有何??见解？我国氢能源？ 　　能源结构转型发展优化有两条路径：一是不可再生化石能源必须被可再生绿色能源替代；二是从高碳向低碳转变。

氢无疑是最好的元素。

氢气无毒、清洁、燃料价值高。

古代人们用木材来制造能源。

如果将氢与木材相比，其能量密度是木材的两倍。

后来人类使用煤炭作为能源，而氢的能量密度是煤炭的6.8倍。

现在我们再次使用石油和天然气。

氢气的能量密度是汽油的3.3倍，是天然气的3.4倍。

因此，氢气具有最高的能量密度，是我们想要选择的最合适的清洁能源。

　　1。

氢燃料电池有哪些颠覆性应用？ 　　目前，氢能或者说氢能的利用，特别是氢能在燃料电池汽车上的应用已经非常热门。

经过一个小高潮期后，氢燃料电池就是一个有动力的移动发电机，并且不存在热循环。

可以将工作效率提高到90%，发电效率非常高。

　　氢气如何转化为电能？氢燃料电池与锅炉或供暖无关。

氢气产生的原理不依赖于热循环。

就是氢在含铂的催化剂作用下释放出两个电子，这两个电子就流走了。

，形成电流。

氢燃料电池在交通领域应用的突破，我们应该感谢这些汽车工作者。

他们在完成氢气在汽车上应用的过程中坚持不懈，做了大量的工作，最终将其工程化并商业化。

　　现在日本丰田已向全球供应了数千辆乘用车和商用车，并已正式运营。

奔驰、宝马、丰田、本田等全球知名企业联合成立氢能委员会。

他们认为人类必须在21世纪进入氢时代，所以要阻止地球温度在20年左右上升两度，就必须氢在能源结构中的比例必须占到18%以上，这每年可减少二氧化碳排放60亿吨。

而且，氢本身作为供氢系统和氢燃料电池的应用是一个很大的产业链，可以形成一个很大的产业领域，他们估计是2.5万亿美元。

到今年，将形成如此规模的氢能产业，可解决3000万人就业。

　　除了在汽车中的应用外，氢燃料电池还可用于深海潜水、无人机以及任何需要电力的移动设备。

高铁大家都熟悉，很方便，但它的致命弱点就是电力。

一旦发生任何自然灾害，一旦停电，如果火车停在没有能源储备的沙漠里，人们可能会被太阳晒死。

氢燃料电池可用于火车，因此中车集团表示将加入氢能联盟，开发氢能的利用。

　　我们5G时代的所有基站的能源系统和供电系统也都可以使用氢能。

日常生活中也存在分布式发电。

事实上，每个家庭都可以放置一个氢燃料电池，它可以给家里供暖和制冷。

所有的家用电器，包括汽车，都可以解决这个问题。

一根氢气管道进入家中就可以供应所需的所有能源，非常方便。

即使外界没有电源时，也可以成为发电来源，平衡整个电网。

事实证明，我们的电网有峰有谷。

通过这种分布式发电，我们实际上可以进行很好的动态协调和调整，以提高我们的发电效率和网络运行质量。

　　氢能源制成的燃料电池与锂动力电池相比，如果在重型航空航天或大型移动设备中使用锂动力电池作为主要动力源，其续航里程不够，能量密度也不如与氢一样高。

燃料电池效率高，这方面的应用优势不如氢燃料电池。

由于氢气的能量密度是汽油的三倍以上，因此氢燃料电池非常适合未来航空航天等大功率运输车辆。

　　2。

氢能安全吗？ 　　既然氢能有这么多优点，大家就会问，现在使用氢能危险吗？ 　　其实，氢能作为燃料总是具有一定的危险性，燃烧后的气味并无毒害。

我们经常看到火灾和爆炸的场景。

人们在接触火之前就被有毒气体击倒。

但氢则不存在这个问题。

另外，就燃料的爆炸性而言，氢气的扩散速度是汽油的12倍。

它可以迅速蔓延并可能引起火灾，但不会造成其他更严重的后果。

一吨钢材大概相当于五六吨左右的物流量，那么什么最方便呢？从港口到钢厂的运输采用重型卡车。

唐山大概有1万多辆汽车，其中柴油车近20万辆。

汽车排放大量废气，造成严重污染。

所以我们觉得，在这个地方用氢气替代柴油，可以有效减轻京津冀地区雾霾带来的压力。

　　从氢燃料电池本身的特性来看，适合长途重载巡航，所以从港口来回跑600到1000公里是没有问题的。

在重负载下。

　　加氢站很容易部署在柴油车密集的港口，而我国国内港口物流集散地属于重化工区，工业副产氢气也非常丰富。

该港口距离大海也很近，海上运输和未来氢燃料的来源也很方便。

所以我觉得在这种情况下，可以先解决港口的氢气问题，用环境来带动氢能源、氢燃料的发展。

因此，“柴油制氢”这个词只代表了我们技术路线的方向。

每个钢铁厂都有自己的汽车管理团队。

例如，河北钢铁就有2万多辆车辆进行统一加油。

加氢站的布局非常简单。

必须沿客车道路布置。

首先，从港口的柴油开始。

车子启动了，非常实用。

　　如果氢气大量、集约地使用，加氢站的建设规模就可以很大。

现在我们每天建200公斤、公斤、公斤的加氢站，效率非常低。

因为添加太多是没有用的。

加一吨、两吨的车辆没有那么多，而且很分散。

但到了港口就不一样了。

我的加氢站每天可以产三吨、五吨。

加氢站的效率非常高，可以降低加氢站的成本，提高加氢站的工作效率。

　　氢燃料汽车重型卡车加氢成本达到每公斤40元左右，与柴油车成本相当。

可以商业化运营，而不是继续亏损，继续接受国家补贴。

对于氢燃料电池汽车来说，氢气的成本为每公斤65至70元。

国家每公斤要缴纳20元的经营费。

我们不能继续这样补贴。

生产氢气并运输到加氢站的目标成本约为每公斤22元，可以接受。

那么为什么要先在港口重卡上进行“柴油改氢”呢？我想就是这个意思。

。

　　唐山港口至钢厂道路将于12月31日改建铁路。

然而，仅靠铁路改公路并不能解决最终问题。

最好是补充“柴油改氢”，即柴油车加氢汽车。

来替换它。

如果可行的话，我们实际上可以在港口城市进行示范。

如果先在京津冀地区建立氢能利用系统，一年或更短时间内就能部分或完全解决京津冀地区的雾霾问题。

这个问题能够得到解决，二氧化碳温室气体就能显着减少。

　　截至年底，全球运营中的加氢站超过1座，全球燃料电池乘用车销量累计近1座。

世界主要发达国家已将氢能开发利用置于国家能源安全战略高度。

今年到目前为止，我国在氢能及燃料电池领域计划投资约1亿元，全国已规划建设约60座加氢站。

生产约几辆氢燃料电池汽车。

据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》预测，到今年，氢能产业产值将突破1万亿元；加氢站数量将达到1万个，燃料电池汽车保有量将达到1万辆。

我国氢能开发利用与世界发达国家尚有一定差距。

我国氢能产业发展布局如何？它面临着哪些挑战？ 　　4。

氢能源离我们还远吗？目前世界氢能发展现状如何？ 　　欧盟已将发展氢能作为主要计划，启动了联合开发氢动力汽车的计划项目。

2016年，欧洲发布了氢燃料电池发展技术路线图。

　　，美国在燃料电池和氢能技术发展报告中提出，将大力投资先进氢能和燃料电池技术相关的发展计划。

因此，目前美国35个州的加氢站已投入运营。

　　尤其是在加州，加州的促销很有趣。

美国加州今年有近37座加氢站。

由于加州是一个长条形，它在高速公路上的布局非常合理。

当时的加州州长是演员施瓦辛格，但他对氢作为能源的作用非常敏感。

在丰田每一批乘用车订单和销售中，他都要求一定比例的新能源汽车，并提出氢燃料汽车。

他说你制定好计划，每年给我多少钱。

我会根据氢燃料汽车的数量配备加氢站。

这是非常具有战略意义的。

因此，加州目前在氢能汽车示范应用方面走在了前列，加氢站的布局也非常合理，树立了示范样板。

到今年为止，美国在推动氢能大规模应用的整个计划上已经花费了约1万美元。

　　当然，我觉得值得一提的是，这些年来日本和丰田并没有停止氢燃料电池的研发。

他们为氢燃料电池在交通领域的工程化应用做出了巨大贡献。

当然，他们也申请了数万项专利。

他们并不是有意封锁所有专利，因为氢对全人类有利。

日本政府首先将氢能发展上升为国家战略，制定了“三步走”战略。

到2020年，扩大氢气使用范围。

整个氢能发电装置很可能会达到1万台，分配到的家庭电力将达到1万台，相当于日本家庭数量的十分之一。

到2020年，全面建成氢能供应体系，到2020年，实现二氧化碳零排放的氢能供应体系目标。

当然，这主要涉及捕获、储存或利用煤炭制氢或化石能源制氢中的二氧化碳来实现这一目标。

　　韩国也开始了氢燃料电池和氢能源的发展，并计划每年建设80座加氢站。

　　◆我国氢能发展有哪些优势？ 　　首先，国家高度重视氢能产业发展。

早在2009年，氢能源和氢燃料电池就被实际规划在国家中长期科学发展纲要中。

随后，氢能和燃料电池汽车也被列为中国国家节能与新能源汽车路线图上的主要发展方向。

2016年国家发改委、国家能源局联合发布的《能源技术革命创新行动计划()》，也将氢能和燃料电池应用纳入其中。

2016年，我国提出“推进充电、加氢等设施建设”。

目前，氢能源和氢燃料电池汽车的应用已掀起高潮。

现在看来，北京、上海、天津，包括湖北、重庆以及浙江、广东都已经开始了车用氢燃料电池的研发和商业化试验。

　　事实上，中国的制氢产业基础还是非常雄厚的，制氢能力位居世界前列。

　　氢气尚未成为重要能源时，广泛用作催化剂和还原剂，如合成氨精制、加氢等。

年产氢气能力约1万吨，产量1万吨以上。

这在世界上是前所未有的。

世界排名第一。

这里97%的氢来自化石能源。

煤气化制氢1万多吨，天然气制氢1万多吨，工业副产氢1万多吨，其中电解水也在1万吨左右。

当然，我们的工业副产氢气现在纯度可以达到99.%。

我国未来发展氢能潜力巨大，市场巨大。

我们的商用车、港口车、物流车，只要用客车，总数就非常多。

　　◆多地竞相发展氢能　　我国氢能产业正在进行区域布局。

目前已有20个省市正在制定氢能源发展规划和氢燃料汽车发展规划，已形成6个。

各地区已形成华东、华中、华南、华北、东北、西南六大氢能及氢燃料电池汽车产业集群，以及上海、如皋、佛山、张家口等代表性城市，武汉也出现了。

我们知道，上汽集团是最早推出氢燃料电池汽车的企业，包括乘用车、轻卡等，其千瓦级氢燃料电池电堆技术也比较成熟。

　　另外，在广东佛山，有一个人叫徐果，是副市长。

我们称他为氢能源市长。

他高度重视氢能发展，将其视为未来战略性新兴产业。

他在佛山云浮建立了氢燃料汽车示范区。

已有4个加氢站投入运营，今年还将有多个加氢站投入生产，其中正在建设三个加氢站。

一是佛山的高明，包括佛山的云浮。

以及佛山南海等广东新能源汽车基地。

他建立了三个基地。

　　张家口是国务院批准的冬奥会可再生能源示范区。

19个县区加氢站全面部署，冬奥会全部使用氢燃料汽车。

而且，中国首台自动化氢燃料电池发动机将在这里大量使用并正式投产。

　　当然还有江苏如皋，它是联合国氢能发展示范城市。

如皋现拥有两条30千瓦电堆生产线。

“十三五”末氢燃料电池需达到数十万辆，产值超千亿元。

　　另一个是山东，提出了建立“氢谷”的概念。

这是省委、省政府综合号召，制定了总体规划。

为什么？ 　　一是电解铝产量全国第一，并产生大量副产氢气；　　二是生产焦炭1万吨。

每吨焦炭含有立方米焦炉煤气，其纯氢含量为55%，加之其氯碱工业发达，工业副产制氢效果很好，其生产能力煤中的氢非常强； 　　第三，它的高速公路在国企手里，高速公路上有服务站可以布局，很容易在这里布局加氢站，形成示范； 　　另外，它是一个很大的区域体系，距离山西很近。

通过管网输送氢气的想法可以实现。

　　拥有漫长的海岸线，海上风力发电机的发电能力可用于生产氢气。

而最重要的是，山东出现了一位对氢气着迷的人物——现任山东重工集团董事长、中国重汽集团董事长的谭旭光董事长。

他多年前就意识到柴油发动机未来可能会被氢发动机取代，他想开始氢发动机的研发。

因此，他这些年几乎一直在国外，悄悄收购巴拉德的股份。

后来，他占据了巴拉德19.9%的股份，成为相对第一大股东。

他利用加拿大巴拉德的燃料电池技术，快速发展其氢能源和氢燃料电池发动机产业。

现在看来，事情已经开始了，他的决心也很大。

他计划投资1亿建设这个研发平台。

。

　　当前，我国氢能产业发展前景广阔，但要实现快速健康发展，需要改变氢能生产主要依赖化石能源、清洁能源制氢、氢作为氢能源的现状。

能源使用量仍然相对较小。

攻克质子交换膜组件、发动机、传感器等氢核心产品的技术难点，解决氢运输网络系统不成熟、商业化应用不足等实际问题。

？氢能的利用决不能先于汽车和氢气，至少汽车和氢气必须同步。

我们认为，氢系统应该先行，这就是所谓的“粮草先行，兵马出动”。

可以说，燃料电池和燃料电池汽车将得到大力推广，否则欲速则不达。

　　由于氢能产业链较长，跨越能源、化工等多个领域，氢系统也非常复杂。

因此，推动氢能全产业链发展，必须以企业为主体，以资本为纽带，集中国内优势单位。

强化团队，进而拿出氢系统全产业链的规划。

在氢燃料电池汽车发展中，氢能源供应系统必须率先有序发展。

当然，我们希望每个地区根据各自的特点、能源禀赋、环境条件、技术能力，能够规范氢能及其发展方向和发展规划。

在粤港澳大湾区，我们认为可以推荐它作为加氢供应网络基地；在长三角地区，可同时启动氢能燃料电池和管网建设，以技术和环境为驱动，形成全方位、辐射长江流域的氢走廊；海南是一个非常有趣的地区，它可以封闭，它有环岛高速公路，它已经做出了规划。

2020年后，燃油车将禁止上岛。

它必须保持其整个蓝天白云在环保方面的优势，就是可以在其环路的加氢站布局氢燃料汽车，因此可以制定此类应用的策略。

　　山西是能源出口大省。

每年出口煤炭6亿吨。

它非常希望未来出口的不是煤炭而是清洁能源。

所以，如果在山西进行煤制氢，山西省的煤制氢产出的氢气在周围流动，那是多么的美丽。

但还有一项重要技术需要突破，那就是化石能源制氢过程中产生的二氧化碳的捕获、收集和利用。

如果这个问题能够得到解决，这项技术能够取得突破，那么将为世界树立一个非常好的榜样。

人类迟早会突破这项技术。

　　与云南一样，水资源丰富，也有很多有色资源的废弃矿区。

所以，德国人最近就来了，说这个地方很棒。

铜矿、锡矿等数千个矿山的废矿都在那里。

制氢后，氢气可以储存在这里。

你们水力资源丰富，每年浪费300亿千瓦时的水。

如果你用这些电来生产氢气，你可以把它储存在哪里作为能源储存？在废弃矿井中，成本非常低。

　　◆设立氢能国家重大专项，开创氢能重卡??时代??　　建议设立国家重大专项，解决氢管道等产业链重大技术装备和工程难题针对70兆帕液体储罐互联网和大规模制氢技术，包括区域制氢，这三大技术体系中的一些重要技术问题，以及一些材料和设备。

我国港口众多，是重型柴油车集中的地方。

从张家港、黄骅港、连云港到青岛港，都是重化工聚集区。

唐山港钢材保有量超过1亿吨，黄骅港、邯郸地区也有50～6000万吨钢材，山东临沂是全国最大的柴油车密集的物流基地。

我们提出了中国发展氢能和氢燃料电池汽车的技术路线。

我们认为，要开创氢能源重卡时代。

我们提出这样的口号，推动氢能和氢燃料电池汽车发展，优先推动氢能商业化利用。

物流车。

　　现在国际上，丰田、尼古拉、现代已经开始在重卡领域取得突破。

国内山东潍柴也主攻重卡和大功率氢燃料电池。

它正在准备开发千瓦级氢燃料电池，在海南我们都看到它与神华集团签订了生产重型矿用卡车氢燃料电池的合同。

战略框架协议。

　　我们看看我们的各大港口，从唐山港、天津港、大连港、青岛港、上海港等，今年1月份，短短一个月，其货物运输量巨大，从1万艘吨至一万吨以上。

如果按照60%的公路运输比例来看，那么整个重量预计为2.36亿吨、1万标箱。

如果一辆重型卡车每辆车运输30吨，运输距离为公里，每辆车消耗柴油公斤数，那么需要10000次，运输这些货物的柴油消耗将达到10000吨。

1万吨的排放量是巨大的，相当于每月1万吨氢气。

因此，以一辆行驶里程15公斤的重卡消耗的氢气计算，消耗的氢气量为1万吨，这是一个巨大的数字。

生产1万吨氢气后，将减少二氧化碳排放近4亿吨。

因此，在物流密集的港口地区，首先要启动氢气系统的建设和重型氢燃料汽车的试运行。

　　◆充分利用废电，降低制氢成本　　我国在可再生能源方面确实下了很大的功夫。

风电、光伏电池、水电、生物质能，包括核电都在快速发展。

特别是仅风电和光伏电池就占据了全球装机容量的近一半。

　　中国每小时有两千块太阳能电池板被建造和安装，每小时建造两台风力涡轮机，速度非常快。

但弃风、弃水、弃光的现象十分严重。

为什么？风电、光伏等可再生能源不稳定，很多地方建设了风电、光伏发电，但并没有全部利用。

此外，接入国家电网也存在困难。

我们每年浪费大约1亿千瓦时的电力。

这部分作为制氢的动力源非常有利，而且成本低廉。

这些电力是多余的，我们把它捡起来。

它还可以产生大量的氢气，每年大约1亿立方米。

　　国家制定氢能发展战略时，要充分利用好目前弃光、弃风、弃水的数亿千瓦时电力。

包括优先利用工业副产氢，工业副产氢有多少？万吨。

我们一定要好好利用这两个“”。

例如，吉林省白城市计划建设数万千瓦的风电、风能和光伏发电。

我们可以制定一些以氢为载体的新能源发展的技术路线。

制氢技术采用碱性电解水。

整个过程中，最终氢气的含税成本约为每公斤18至20元。

如果供应给加氢站，可能会有一定的利润，可以进行商业运营模式，并且还有进一步降低成本的空间。

所以，在港口密集的地区，从物流或者重卡入手，建设一个氢能源系统作为基础来解决目前雾霾或者环境紧迫的问题，我认为是目前比较好的发展路线。

当然我们也支持氢燃料电池的研发，但是你必须要有相当的竞争力，有持续的研发能力。

必须赶上国外氢燃料电池的水平，加大功率，提高运行质量。

，成本就下降了。

　　中国是一个工业化进程非常快的国家。

建立高效合理的氢能源体系，推广可再生能源的利用，对改善人类生存环境、提高生活质量显得尤为重要。

　　使用氢系统后，我们的电网将更加智能、更加高效、更加合理、更加节能。

以推进氢能源重卡时代为代表，是推进我国氢能源、氢燃料电池业务和产业发展的更好路径。

支持我们建设制造强国，21世纪人类必将进入氢社会、氢时代。

我相信，我们一定能够完成历史赋予我们这一代人的任务，开发利用氢能。