4月20日，在由氫能觀察主辦的CHEC2021世紀氫能與燃料電池產業大會上，國家電力投資集團氫能科技發展有限公司董事、首席技術官柴茂榮針對“碳中和”目標下的我國氫能與燃料電池發展做出了總結和展望。



“碳達峰 碳中和”

2018年，我國二氧化碳排放98.39億噸，占全球碳排放總量29.69%，人均6.98噸，是全球人均碳排放量的1.6倍。面對如此嚴峻的形勢，我國提出了“碳達峰，碳中和”目標，由此，可再生能源開始走向歷史舞臺的中央。

根據我國目前的新能源建設情況，預估到2030年，中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上；非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右；風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上。

受風光波動影響，氫儲能被寄予厚望。但是，我國目前的氫能與燃料電池發展現狀還處在起步階段，在制氫和用氫上也需要先進材料和成熟技術的有力支撐。

目前國內比較成熟的制氫技術是堿式電解水制氫。同時，一項可以使理論發電量的所有電力都用來制氫的技術也正在被挖掘——SOEC。除此之外，國外企業在制氫方面更多使用的酸性PEM電解水制氫技術也正在被國內企業布局。

用氫上，主要是燃料電池的應用。我國目前以交通運輸為主，車型基本為大巴車和貨運車，運行方式基本為增程序，大鋰電池（60-120KWh）配小電堆（30-60kW）。系統成本高，運行過程比功率耗氫量大。柴茂榮指出，國內目前并沒有真正意義上的燃料電池汽車，更多的是將氫燃料電池作為一個“充電寶”來使用，沒有將氫能作為汽車主動力。而真正的燃料電池技術是燃料電池直驅技術！即氫電強混技術，既解決了續航問題，又解決了鋰電池安全性和鋰資源不足的問題。

燃料電池的應用場景有固定電源用長壽命堆、增程式交通工具用電堆、直驅強混交通工具用電堆、飛行器等用空冷堆以及軍事等用氫氧堆。針對不同用途，燃料電池的技術要求也不同，我國目前只完成了增程序燃料電池電堆及系統的開發，且大部分材料都依附于國外。


“只有實現從材料到關鍵技術的自主可控，才能實現成本可控！”柴茂榮介紹了國家電投氫能公司在材料開發上的3年戰績，實現了催化劑，質子膜，碳紙GDL，膜電極以及電堆組裝的從材料到生產的整套生產工藝，并實現了千臺級的量產；大巴車，大型無人機以及船舶等發電系統上實現示范應用；攻克了鈦雙極板的材料、加工、沖壓、焊接和表面處理等工藝并實現量產，成為繼豐田后全球第二個掌握該技術的廠商。

除此之外，開發兆瓦級大功率燃料電池也是綠色降本路徑之一。目前的燃料電池發動機體積功率密度和燃油發動機還相差1倍，但如果考慮燃料電池發電效率，電動扭矩等，大致相當。

2015年前，我國燃料電池主要是示范樣車為主，數量很少；2016年至2020年，清潔能源的普及使得燃料電池汽車快速增長，以城市大巴為主；2020年起，由于我國補貼政策的驅動，燃料電池應用進一步拓寬，將以商用車、重卡為主。

國家電投利用大型能源央企的技術優勢，打通全產業鏈關鍵核心技術。實現材料級全自主化。性能指標對標豐田，價格以燃油發動機為最終標準。同時，國家電投開發了新的綠電制氫技術路線——兆瓦級高壓PEM制氫技術，成本為國外的1/3以下。

最后，柴茂榮展望未來能源發展趨勢，終端能源主要是電氫熱三種形式，電氫為主，而未來能源是“清潔低碳安全高效”的電氫體系。在碳達峰碳中和的目標下，堅定不移地堅持綠氫路線，擴大綠氫的產業規模和應用途徑，進一步降低綠氫的成本。