每經記者 黃宗彥    每經編輯 付克友 黃博文    

 自巴黎氣候大會以來，全球各國都在加速推進能源轉型，以應對氣候變化帶來的一系列危及人類生存環(huán)境、影響經濟社會運行的負面問題。減少化石燃料，提升清潔能源使用占比已成為全球趨勢和共識。在新能源中，氫能源因高效、安全、儲量大、零污染等優(yōu)點被譽為“終極能源”。并且氫能產業(yè)是綠色經濟的一部分，對我國實現“雙碳”目標和能源轉型具有非常重要的意義和作用?？梢哉f，作為全球產氫規(guī)模最大的國家，我國的氫能產業(yè)發(fā)展將在一定程度上影響未來經濟實現可持續(xù)發(fā)展、高質量發(fā)展的時間軸。

那么，如何理解該領域與中國經濟高質量發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展之間存在的聯(lián)系？該領域又將如何實現自身的綠色發(fā)展？帶著這些問題，每日經濟新聞（以下簡稱NBD）專訪了氫能、燃料電池電催化和膜電極的權威專家——加拿大國家工程院院士、廣州大學教授、鴻基創(chuàng)能副董事長兼首席技術官葉思宇。

加拿大國家工程院院士葉思宇 圖片來源：受訪者供圖

瓶頸：關鍵材料的工程化驗證和大規(guī)模產業(yè)化

NBD：黨的二十大指出，“推動綠色發(fā)展，促進人與自然和諧共生。”請問葉院士，在高質量發(fā)展的新階段，怎么看綠色發(fā)展的重要意義和內涵？對科技創(chuàng)新，特別是氫燃料電池產業(yè)發(fā)展，提出了哪些新的要求和挑戰(zhàn)？

葉思宇：黨的二十大報告提出：“深入推進能源革命”，走“清潔替代、戰(zhàn)略接替、綠色轉型”發(fā)展之路。綠色發(fā)展是促進生態(tài)文明，推動我國能源體系轉型，保障國家能源安全的前提，是我國未來高質量發(fā)展的重要基石。“碳達峰、碳中和”是綠色發(fā)展重要目標，推動我國能源體系由以傳統(tǒng)能源為主過渡到以綠色清潔能源為主，大力發(fā)展清潔可再生能源產業(yè)，將能加快國家戰(zhàn)略目標的實施進程。

在雙碳背景下，氫能與燃料電池作為能源技術革命創(chuàng)新的行動之一，在減排及能源結構轉型中發(fā)揮著至關重要的作用。氫燃料電池作為綠色發(fā)展重點推進的新興產業(yè)，近幾年發(fā)展迅猛，在很多領域都得到了廣泛應用。但要盡快實現大規(guī)模產業(yè)化，關鍵材料的研發(fā)方面仍面臨著一些挑戰(zhàn)。尤其是在我國，關鍵材料還處于工程化驗證階段，大規(guī)模的產業(yè)應用還不多。

要解決這些技術研發(fā)和產業(yè)化上的瓶頸問題，需要在關鍵技術的創(chuàng)新研發(fā)、產業(yè)化和工程化驗證這三個方面同時發(fā)力。此需要各個層面都抱有開放、學習、配合與合作的態(tài)度，“政、產、學、研、用”才能真正做到完美的結合。

另外，相應的基礎配套設施建設還需要進一步完善。這要求我們繼續(xù)走產業(yè)自主化道路，推動上下游產業(yè)鏈一體化建設，鞏固發(fā)展基本盤。同時，加快產品更新迭代，確保產業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。

痛點：降低成本、提升性能、延長使用壽命

NBD：氫能源憑借零污染、儲量豐富、熱值高等優(yōu)點被譽為“終極能源”。作為氫能源應用的重要環(huán)節(jié)，氫燃料電池近年的發(fā)展十分迅猛。您是氫燃料電池領域的權威專家，在雙碳戰(zhàn)略和美麗中國背景下，怎么看該領域的發(fā)展，對中國經濟綠色發(fā)展的重大價值？

葉思宇：在雙碳戰(zhàn)略和美麗中國背景下，氫燃料電池作為國家綠色能源發(fā)展體系的重要組成部分，是構建可再生能源制氫、儲能和發(fā)電體系的重要載體，具有廣闊的市場提升空間，在商用車、緊急備用電源、熱電聯(lián)用、叉車、基站備用電源、無人機和發(fā)電等領域已展示了商業(yè)化應用前景，但離大規(guī)模產業(yè)化仍有一定距離。

因此，打通產業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)，是真正實現氫燃料電池從示范應用到大規(guī)模商業(yè)化應用的必要舉措，也是中國經濟綠色發(fā)展的重要創(chuàng)收點。

氫燃料電池產業(yè)鏈要實現大規(guī)模商業(yè)化應用發(fā)展，必須進一步降低成本、提升性能、延長使用壽命。以燃料電池關鍵核心零部件膜電極為例，膜電極的研發(fā)和產業(yè)化主要圍繞新材料研發(fā)和自主產業(yè)化、核心材料篩選以及催化層結構優(yōu)化、制成工藝智能化和裝備自主化、以及多層級工程化驗證。而自主化核心技術和關鍵部件缺失是膜電極發(fā)展路徑上亟待解決的問題之一。

為解決這一問題，需要從上游的催化劑、質子交換膜、碳紙等材料的研發(fā)，到膜電極結構設計，再到終端的應用驗證，需要多層次、全產業(yè)鏈的密切配合，所以氫燃料電池的進一步自主化、產業(yè)化離不開整個產業(yè)的多個環(huán)節(jié)深度合作。在解決產業(yè)鏈關鍵問題后，氫燃料電池產業(yè)發(fā)展將達到一個新的高度，真正實現大規(guī)模商業(yè)化，并且保持高速的可持續(xù)發(fā)展，為中國經濟綠色發(fā)展創(chuàng)造新動力。

比較：氫與鋰之間應為互補而非替代關系

NBD：當前以鋰電池為代表的動力電池占據絕大應用領域，與其相比，以氫能源為代表的的燃料電池雖發(fā)展迅猛，但產業(yè)規(guī)模仍與前者相差甚遠。請問您怎么看待二者之間的關系，氫燃料電池能否完全替代鋰電池？二者在促進綠色發(fā)展上各自有什么優(yōu)劣勢？

葉思宇：氫燃料電池與鋰電池都有其自身獨特的優(yōu)勢，都是我國綠色能源版圖中的重要組成部分，兩者之間應該不是相互替代，而是互補的關系。氫能作為一種清潔可再生二次能源，具備污染低、儲存周期長、可應用領域廣等優(yōu)勢，與鋰電相比，氫燃料電池在質量能量密度、加氫速度等方面都具有一定優(yōu)勢。

從性質上說，氫燃料電池是發(fā)電裝置，而鋰電池是儲能裝置；從整體綠色能源規(guī)模上說，鋰電池由于國家扶持和培育，在國內已具備良好的商業(yè)化基礎，而氫燃料電池還處在商業(yè)化的初期，制造和使用成本還比較高。因此短期來看，鋰電池在國內的商業(yè)化發(fā)展步伐遠比氫燃料電池快，但長期來看氫燃料電池具有可持續(xù)的競爭力。

氫燃料電池與鋰電池同為國家重點發(fā)展的“油氣熱電氫”綠色產業(yè)結構和低碳能源供應體系，二者缺一不可，未來二者也將在促進國家綠色能源發(fā)展的不同領域和應用場景上互相配合、齊頭并進。

應用：上下游互相配合實現產業(yè)鏈閉環(huán)

NBD：關于氫能源的應用，目前更多體現在交通運輸。您認為氫能和氫燃料電池還將應用在哪些領域？可以通過什么技術路徑實現？現階段影響氫燃料電池拓寬應用領域的問題和挑戰(zhàn)是什么？

葉思宇：氫能是一種清潔、高效的二次能源，氫燃料電池除了在交通領域的應用外，在發(fā)電領域能夠與可再生能源配合，并在化工、冶金、農業(yè)這些難以用電實現深度脫碳的領域有著非常廣闊的應用前景。這些應用將改變對傳統(tǒng)化石能源高度依賴的局面，對實現“碳達峰、碳中和”的目標具有深刻意義。此外，固定式應用中的分布式儲能發(fā)電、家用熱電聯(lián)供、基站備用電源，我國已經在規(guī)劃中，在今年科技部的“氫進萬家”項目就有這一項。

從整個氫能產業(yè)鏈來講，不管是制氫端或是氫氣的儲運，再到應用端（包括燃料電池環(huán)節(jié)），都還存在一些比較關鍵的技術問題亟待解決。其中最為核心的問題就是關鍵材料的研發(fā)和自主產業(yè)化，目前這一環(huán)節(jié)有些還處于技術轉移到小試或是中試階段，有些還在整個產業(yè)鏈的工程化驗證過程中，大規(guī)模的應用還比較少。

不過，近年國內在電解水制氫、儲氫以及燃料電池領域的一些關鍵技術的研發(fā)上已經取得了不小的進步，但如何把這些產品要變成工業(yè)品、商品，還面臨不少挑戰(zhàn)。對此，需要產業(yè)鏈上下游相互配合，盡快完成工程化驗證，并把工程化驗證中的數據及時提交給大學和研究所，凝練出新的科學技術研發(fā)課題；同時對接到產業(yè)鏈合作伙伴的研發(fā)部門以指導產品的迭代更新。只有這一過程的閉環(huán)得以實現，氫能產業(yè)的問題才能得到盡快解決。

展望：與可再生能源構成新型綠色能源體系

NBD：氫能源、氫燃料電池行業(yè)，是國家全面實現綠色發(fā)展的重要支撐。但據了解，氫由于制取方式不同，被分為“灰氫”、“藍氫”和“綠氫”，其中以煤制氫制取的“灰氫”和“藍氫”占絕大比例，對環(huán)境有一定影響；并且，廢棄的氫燃料電池材料也會對環(huán)境造成危害。請問應該怎么解決這些污染問題？如何提高“綠氫”比例？廢棄電池回收方面應采取哪些環(huán)保手段？

葉思宇：確實，目前出于經濟性的考慮，以煤制氫制取的“灰氫”和“藍氫”還占比較大比例，對環(huán)境有一定影響。隨著制氫技術和碳捕集、封存和利用(CCSU) 技術的不斷發(fā)展和完善，對環(huán)境的副作用將會極大降低。當然，從長遠來看，利用可再生能源（風電、光伏等）制綠氫將是我們的主攻方向。

在“雙碳”目標下，我國氫能產業(yè)迎來加速發(fā)展，綠氫在降碳中發(fā)揮的作用備受關注。盡管我國電解水制氫產業(yè)仍面臨著裝備、技術、成本、規(guī)?；a等一系列挑戰(zhàn)，電解水制氫作為目前最主要的制取綠氫方式，其市場規(guī)模正在不斷擴大，綠氫的比例也會隨著制氫技術的不斷進步和可再生能源發(fā)電成本的迅速下降得以大幅增加。而電解水制氫的規(guī)?；瘧?，也會從根本上克服可再生能源的間歇性、波動性和長時間儲存等問題，從而大幅提高可再生能源的穩(wěn)定性和利用率。氫與可再生能源的結合將構成新型的綠色能源體系。

從氫燃料電池汽車市場規(guī)模商業(yè)化的預期來看，建立起回收再利用體系，不僅可以減少環(huán)境的污染還能降低燃料電池的成本。比如，燃料電池膜電極（MEA）的回收，不論是從MEA本身的材質（尤其是貴重金屬），還是回收所需的流程和運用的技術來看，整個回收過程工藝已相對成熟，回收率可高達85%以上。

建言：鼓勵地方合作共贏，避免不良競爭

NBD：對于氫能源、氫燃料電池產業(yè)的發(fā)展，政府、企業(yè)、研究機構還需做哪些努力？您有什么建議？

葉思宇：在氫燃料電池產業(yè)仍處于商業(yè)化應用初期階段的背景下，要更多地鼓勵、支持合作共贏，盡量避免不良競爭的局面。在中國現有的體制下，可以通過中央及各級政府的相互配合，把一些氫能產業(yè)發(fā)展基礎較好、技術研發(fā)能力較強、產業(yè)配套設施較健全的地區(qū)先行發(fā)展起來，目前國內五個燃料電池汽車示范應用城市群均具有先行基礎和優(yōu)勢。同時，先行地區(qū)間的城市形成相互合作，互補發(fā)展，同時與能提供氫源和更多的應用場景的地區(qū)緊密合作，推動我國氫燃料電池產業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

企業(yè)和大學、科研機構要加強技術合作和信息、人才交流，做到產、學、研、用緊密結合。在“產、學、研”方面，世界上不少科學研究的課題是在產業(yè)發(fā)展過程中發(fā)現或提煉出來的，有些甚至已經找到了初步解決方案，但是科學研究還未能研究透徹。因此，需要把從高校、研究所的研究結果到產業(yè)研發(fā)，再到工程化，最后實現應用的模式進行一些變通，比如可以通過應用端所積累的經驗反饋，作為高校和企業(yè)新課題的研發(fā)導向，以促進科學技術的創(chuàng)新。

在“用”方面，結合人工智能和大數據等先進技術手段，推進研發(fā)成果的工程化驗證；同時，這些大數據也為通過機器學習加速新材料和器件的篩選與系統(tǒng)控制優(yōu)化提供了寶貴的數據庫。產、學、研、用的緊密結合將為創(chuàng)新技術的研發(fā)及其應用提供扎實的基礎，加速新興產業(yè)的商業(yè)化進程，進一步推動整個產業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。