氢能给冬奥加油！

北京低碳清洁能源研究院参与开发的江苏如皋加氢站。

　　2022年的北京冬季奥运会在即，国家以此为契机全面推广氢燃料电池汽车，现已在张家口市全面布局氢能产业。国家能源集团也承接了科技部重点专项“大规模风/光互补制氢关键技术研究及示范”项目，为张家口冬奥赛区绿色氢能源提供来源支撑。

　　同为新能源汽车，氢燃料电池相对于锂离子电池虽然在续航里程、加氢时间方面具有一定优势，然而，氢能推广仍面临一些问题。那么，是否可以借冬奥的东风突破这一瓶颈呢？

　　全国氢能标委会委员、中国氢能源及燃料电池产业创新联盟专家委员会委员、国家能源集团北京低碳清洁能源研究院（以下简称 “低碳院”）氢能技术开发部经理何广利告诉《中国科学报》，氢能产业推广主要有技术复杂、产业链长以及不成规模等问题。

　　技术复杂

　　何广利认为，氢燃料电池汽车相对锂离子电池有一定优势，首先从结构来说，氢燃料电池汽车更类似于传统的内燃机车，即能量储存和能量转化分开；其次，主流的锂离子电池汽车充电时间长，至少需要半个小时，而小轿车充氢目前只需要3~5分钟，大巴车也只需要10分钟，优势明显。此外，锂离子电池还存在低温环境容量下降的问题，这些问题在氢燃料电池汽车上都不需要担心。

　　然而，发展氢能的短板也很明显。何广利认为，发展氢燃料电池汽车的技术与配套设施体系要比锂电池汽车复杂得多。

　　单以低碳院所从事的加氢站技术为例，何广利介绍，该院为广东省佛山市南海区的加氢站提供的加氢机工作压力为35MPa，这样高的压力已经超过了此前所有普通化工行业用氢气的工作压力。

　　同时，为一个加氢站正常工作配备的配套设施繁多，包括压缩机、储氢容器、加氢机、站控系统等，各个设施之间又需要预留安全距离，导致占地面积扩大。

　　而且，要实现不超过3~5分钟的加氢时长，也要满足苛刻的技术条件，如相关设施的密切配合以实现加氢过程不超压、不超温、不过充等，这些要求都提高了加氢站的技术门槛。

　　产业链长

　　锂离子电池的另一个优势是产业链短，充电设施齐全。而氢气制取的主要方式包括煤制氢、工业副产氢、电解水等，制取设施往往远离加氢站，国内又不允许站内制氢，只能对氢气进行长途储运，提高了成本。

　　有人曾提出车上制氢的设想。何广利认为，这种思路需要解决一些技术问题：车上制氢对设备的重量和体积要求更加严格，而且行驶震动中的车上工况比固定设施更恶劣，对安全和寿命的要求也随之提高。

　　据何广利介绍，目前全国建成的加氢站大约在25个左右，2018年全国氢燃料电池车销量约为1500辆。

　　而且，在已建成的加氢站中证件齐全、满足商业运营需求的不到10个，很多加氢站没有储氢设施，加氢时快时慢，取决于前端压力，无法应对客流高峰。

　　何广利认为，加氢站盈利的前提是氢气到站价格在30元/公斤的条件，售价50~55元/公斤，负荷率达到80%以上。以目前的技术及市场条件来看，新建成的加氢站2~3年内无法盈利。

　　不再遥远

　　为应对挑战，低碳院加大研发力度，申请和授权了国家发明专利和PCT专利30余项。

　　何广利介绍，加氢过程是放热过程，快速充氢会导致系统温度快速升高，此时需要降低压差，或改变氢气流速。

　　低碳院所开发的加氢技术能够根据升温曲线制订最优的加氢策略，在不超温的前提下，组合恒压与恒流加氢过程，以最快的速度加满氢气。

　　截至目前，低碳院已为广东省佛山市以及江苏省如皋市的加氢站提供了其自主研发的加氢站控制系统和加氢机系统。

　　如今冬奥在即，为扶持氢燃料电池产业，国家也出台了一系列政策。在《工信部新能源汽车路线图》中，氢燃料电池汽车作为七大领域之一，给出了未来的发展路线图。

　　最近工信部和国家能源局频频调研，专家表示，在国家的巨大扶持下，加之冬奥的助推，氢能作为一款绿色、经济、实用的主要生活能源，离我们已经不远了。（■本报见习记者 池涵）