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“氢能及燃料电池具有广阔的应用前景，目前正处于大规模商业化初期，而国家首批燃料电池汽车示范城市群的正式启动，将极大地加速氢能及燃料电池的自主化、商业化进程。”加拿大国家工程院院士叶思宇在近日举办的2021联合国开发计划署氢能产业大会院士论坛上指出，在产业商业化仍面临严峻成本挑战的背景下，全产业链的规模化和技术进步将带来成本的迅速下降。
在碳达峰、碳中和目标下，氢能产业发展备受重视。参会院士一致认为，目前，氢能产业处于产业化发展初期，产业的高质量发展，离不开持续的技术创新，以及“政产学研用”的紧密合作。
在减排和能源结构转型中扮演关键角色
在降碳目标下，除了可在交通领域“大放异彩”，氢能及燃料电池在工业、发电、民用等领域也将发挥重要作用。与会专家普遍认为，氢能和燃料电池作为一体化的产品，是未来能源技术革命的重要创新和应用方向，将在减排和能源结构转型中扮演关键角色。
中国科学院院士郭烈锦认为，碳达峰、碳中和目标的实质，是二氧化碳的减排。当前我国碳排放主要来源包括工业、发电、建筑和交通领域，随着工业生产的进一步发展，未来几年二氧化碳总排放量仍将上升。“我国要用全球最短的时间实现总量巨大的碳减排，这是个极为艰巨的任务。”
“氢能产业链非常长，包括氢气制取、储运、供应、终端应用，不管是燃料电池汽车、飞机，还是无人机、发电、民用等领域，都有非常广阔的应用空间。”叶思宇认为，随着可再生能源需求的进一步提升，氢能在其中也将发挥关键作用。可再生能源与氢能结合，可以有效抑制间歇性、季节性等缺点，保证高品质电力的生产；同时，通过电解水制备的氢气，不仅可以用于交通领域的节能减排，也可以用到工业及其它民用领域。
郭烈锦进一步指出，在降碳背景下，氢能可以起到稳定供能、保证能源安全和多维度降碳的作用。从能源安全角度看，绿氢对油气的部分替代，可缓解油气燃料的安全供应问题；从碳的角度来看，氢能够帮助多个领域脱碳、固碳甚至实现负碳。
专家呼吁聚焦“硬”技术
如何更好地发挥氢能的多重作用？郭烈锦认为，业界应该更多地聚焦“硬”技术，推动核心技术的创新发展。
“目前氢能产业链从制取、储存到应用有很多的技术环节需要创新发展。”在叶思宇看来，燃料电池汽车示范城市群政策，特别强调了核心技术和关键部件的缺失是业内需要密切攻关的重要方向，这一政策将极大推进燃料电池产业化发展。
以氢能上游制氢端为例，郭烈锦认为，在示范城市群政策的带动下，我国氢能产业发展势头良好。但客观上，可再生能源制氢电价成本占比高，绿氢富裕区域与应用区域错位严重，导致绿氢制取、储运价格居高不下。“太阳能水电解制氢技术可以实现高效、清洁的资源循环利用。5年之内，我国有可能走出一条产业化、规模化应用的道路，未来将形成以氢和电为主的能源体系。”
面对氢能产业链的成本、储运等挑战，国内外开始将氨作为氢的介质进行研究。澳大利亚工程院院士程一兵表示，氨既是便于安全运输的储氢介质，又是可再生零碳燃料，对硅酸盐建材和火力发电行业实现碳达峰、碳中和具有重要意义。
据介绍，目前我国每年的氨产量高达1.8亿吨，且合成技术成熟，运输安全规范、基础设施建设等比较健全，具备很好的发展条件。但程一兵同时提醒，氨作为燃料应用也存在技术上的挑战，比如氨在内燃机燃烧时难点火、发热值不高，这都需要进一步研究克服。
“政产学研用”要紧密结合
“从某种意义上说，制氢、储氢和燃料电池的研发和产业化是要突破的重要方向，也是目前业内公认的卡脖子环节。”叶思宇认为，从燃料电池整个产业链来看，这涉及材料科学、电子工程、整车集成等领域。因此，燃料电池的产业化发展不是简单的材料或应用问题，而是一个系统工程，任何一个单一领域的突破都不能完全解决产业化瓶颈。
“同时，从上游的材料研发、产业化到终端应用，涉及多层级的工程验证，这些工程验证过程中的密切配合也非常重要。”叶思宇建议，政府层面对整个工程验证过程予以适当引导和鼓励，促进全产业链的工程验证。同时，需要加强产业化导向的“政产学研用”紧密合作，促进氢燃料电池的持续技术进步。
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