2021聯(lián)合國開發(fā)計劃署氫能產業(yè)大會

2021聯(lián)合國開發(fā)計劃署氫能產業(yè)大會于12月8日-10日在廣東佛山市南海區(qū)西樵山文化中心召開。該大會由國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局指導，聯(lián)合國開發(fā)計劃署、中國國際經濟交流中心聯(lián)合主辦，廣東省發(fā)展和改革委員會、佛山市人民政府、佛山市南海區(qū)人民政府全面支持。

     本次大會以“共創(chuàng)氫時代，同繪碳中和”為主題，來自全球組織機構、政府部門、科研院校、氫能與燃料電池產業(yè)重點企業(yè)的眾多嘉賓共聚一堂，探討在“雙碳”背景下，中國氫能產業(yè)發(fā)展的新機遇。

     在專題論壇中，業(yè)內頂級專家對氫能產業(yè)的前沿技術研究進展進行了分享。中科嘉鴻（佛山市）新能源科技有限公司董事長孫公權受邀出席本次大會，并在仙湖技術論壇上作了《高溫甲醇燃料電池技術》主題報告。

主題報告《高溫甲醇燃料電池技術》

各位領導、專家、同仁，大家好！我叫孫公權，來自中國科學院大連化學物理研究所，也擔任中科嘉鴻公司董事長。

      今天我匯報的內容主要有以下幾個方面：首先是國家戰(zhàn)略需求。實現(xiàn)碳達峰、碳中和是我國向全世界作出的莊嚴承諾，也是一場廣泛而深刻的經濟社會變革，能源動力先行，這是義不容辭的。

     從能源安全來看，我們國家石油進口總量去年是4.56億噸，對外依存度高達70.24%，尤其是經過霍爾木茲海峽和馬六甲海峽的占總進口數(shù)量的70%，因此石油替代和潔凈能源開發(fā)迫在眉睫。

      清潔能源有很多種，風電今年我國已并網的裝機容量突破了3億千瓦，連續(xù)12年在全球排名第一；太陽能裝機容量也超過了2.5億千瓦，增長24%。目前氫能的發(fā)電量還遠低于這個值，但氫能有著特殊的戰(zhàn)略意義，氫氣可以燃燒，包括航天發(fā)動機，用液氫液氧，德國把氫氣輸入天然氣管道作為燃料燃燒；氫氣可以制備化學品，化工反應中的加氫反應眾多；氫氣可以發(fā)電，發(fā)電意義重大，在陸、海、空、天諸多領域均有廣闊的應用前景。

      實際上，氫能經濟是上世紀70年代美國提出，基本想法是水在地球表面的儲量巨大，我們常說“三山六水一分田”。1985年，國際上提出ITER計劃，其思路是如果能把海水里的氫提取出來，人類的能源問題就解決了。當時的想法是用核聚變。2003年我國參加ITER計劃談判，2006年正式加入，目前項目取得了很大進展。今天氫能的內涵更加豐富，氫氣的來源更廣，包括利用太陽能光解水、電解水等等。

      燃料電池1839年誕生，在應用方面，燃料電池輸出功率從次瓦級到幾十兆瓦，陸、海、空、天都有廣闊的應用前景。我們之所以考慮甲醇燃料電池，是因為在幾種主流的電源中，如超級電容器、鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等，甲醇燃料電池的比能量非常高，可超過1kWh/kg。

      燃料電池行業(yè)最近幾年發(fā)展迅速，技術成熟度明顯提高，商業(yè)化進程加快，今天湯老師和很多人都在談產業(yè)化問題。市場方面，目前以低溫氫燃料電池為主，復合增長率大于40%。甲醇燃料電池是后起之秀，市場份額比較低。過去幾年里，燃料電池的資本投入累計超過3千億元，新誕生企業(yè)幾千家，尤其是最近幾年國企、央企大批進入，對整個行業(yè)的發(fā)展無疑是有力地推進。國家政策持續(xù)利好，燃料電池汽車示范應用城市群目前已有三個，其中佛山市還是廣東城市群牽頭城市。

      在電動車領域，在座的可能也有參與國家的幾個五年計劃。最近國務院辦公廳印發(fā)的發(fā)展規(guī)劃賦予“三縱三橫”新的內涵，三縱包括純電動汽車、插電式的混合動力汽車、燃料電池汽車。三橫就是動力電池與管理系統(tǒng)、驅動電機與電力電子以及新增加的網聯(lián)化與智能化技術。

      傳統(tǒng)電池結構相對簡單，而燃料電池鏈條較長。就燃料而言，氣態(tài)燃料有氫氣、氨氣、天然氣，液態(tài)燃料有甲醇、乙醇、燃油等，也有固態(tài)燃料，比如輕質金屬鎂、鋁、鋅等。

      燃料電池產品開發(fā)包括關鍵材料、核心部件、系統(tǒng)集成等。智能管理方面，包括電池電控、能源管理、智能互聯(lián)等。最后才能真正應用到電動車輛、船舶、機站等。

     下面講講甲醇燃料的特點和經濟性。我們講氫能經濟，大家考慮的都是如何利用氫氣。氫氣常溫下是氣態(tài)，它有很多優(yōu)勢但也有痛點。甲醇常溫下是液態(tài)，除了可以解決氫氣的儲存、運輸、加注等痛點之外，其實還有很多優(yōu)勢。作為儲氫材料，碳氫化合物中最好的是甲烷，但是甲烷常溫下是氣態(tài)的，碳氫鍵斷裂比較困難。作為液態(tài)燃料甲醇的儲氫量是12.5%。國外儲氫材料的儲氫量約為1.4%，而國內儲氫材料的儲氫量約為1.2%-1.3%。甲醇、液化天然氣、液氨、液氫等都是液態(tài)燃料，就能量而言，甲醇單位體積的能量密度優(yōu)勢明顯，甚至高于液氫。

      甲醇排放問題。甲醇反應會生成二氧化碳。隨著技術進步，二氧化碳捕捉后，通過加氫反應可再生甲醇。最近幾年國內也在倡導液態(tài)陽光，用綠氫產生碳中性的甲醇燃料。與汽油、柴油相比，甲醇的二氧化碳排放可以降低40%，硫氧化物、氮氧化物、顆粒物排放幾乎為零。

      甲醇安全性問題。由這個表可見，甲醇的安全性明顯優(yōu)于幾種常規(guī)燃料。

      甲醇的毒性問題。在水中，甲醇的半致死濃度比其它燃料好得多，其毒性遠遠低于汽油、柴油等等。

      我們?yōu)槭裁匆黾状既剂想姵?，尤其是高溫甲醇燃料電池呢?/strong>我們來看一下，氫能經濟現(xiàn)已得到了全球的青睞，其實如果把氫氣換成甲醇，區(qū)別就是產物有二氧化碳，但隨著二氧化碳捕捉利用等技術的發(fā)展，這也不是什么大問題。