中國儲能網(wǎng)訊：自巴黎氣候大會以來，全球各國都在加速推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型，以應(yīng)對氣候變化帶來的一系列危及人類生存環(huán)境、影響經(jīng)濟(jì)社會運(yùn)行的負(fù)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(diǎn)被譽(yù)為“終極能源”。并且氫能產(chǎn)業(yè)是綠色經(jīng)濟(jì)的一部分，對我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和能源轉(zhuǎn)型具有非常重要的意義和作用。可以說，作為全球產(chǎn)氫規(guī)模最大的國家，我國的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展將在一定程度上影響未來經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展的時間軸。
那么，如何理解該領(lǐng)域與中國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展之間存在的聯(lián)系？該領(lǐng)域又將如何實(shí)現(xiàn)自身的綠色發(fā)展？帶著這些問題，每日經(jīng)濟(jì)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(quán)威專家——加拿大國家工程院院士、廣州大學(xué)教授、鴻基創(chuàng)能副董事長兼首席技術(shù)官葉思宇。
瓶頸：關(guān)鍵材料的工程化驗(yàn)證和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化
NBD：黨的二十大指出，“推動綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生?！闭垎柸~院士，在高質(zhì)量發(fā)展的新階段，怎么看綠色發(fā)展的重要意義和內(nèi)涵？對科技創(chuàng)新，特別是氫燃料電池產(chǎn)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(jìn)能源革命”，走“清潔替代、戰(zhàn)略接替、綠色轉(zhuǎn)型”發(fā)展之路。綠色發(fā)展是促進(jìn)生態(tài)文明，推動我國能源體系轉(zhuǎn)型，保障國家能源安全的前提，是我國未來高質(zhì)量發(fā)展的重要基石。“碳達(dá)峰、碳中和”是綠色發(fā)展重要目標(biāo)，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(chǎn)業(yè)，將能加快國家戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)施進(jìn)程。
在雙碳背景下，氫能與燃料電池作為能源技術(shù)革命創(chuàng)新的行動之一，在減排及能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。氫燃料電池作為綠色發(fā)展重點(diǎn)推進(jìn)的新興產(chǎn)業(yè)，近幾年發(fā)展迅猛，在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。但要盡快實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，關(guān)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(guān)鍵材料還處于工程化驗(yàn)證階段，大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用還不多。
要解決這些技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化上的瓶頸問題，需要在關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和工程化驗(yàn)證這三個方面同時發(fā)力。此需要各個層面都抱有開放、學(xué)習(xí)、配合與合作的態(tài)度，“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用”才能真正做到完美的結(jié)合。
另外，相應(yīng)的基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)還需要進(jìn)一步完善。這要求我們繼續(xù)走產(chǎn)業(yè)自主化道路，推動上下游產(chǎn)業(yè)鏈一體化建設(shè)，鞏固發(fā)展基本盤。同時，加快產(chǎn)品更新迭代，確保產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。
痛點(diǎn)：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(diǎn)被譽(yù)為“終極能源”。作為氫能源應(yīng)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(lǐng)域的權(quán)威專家，在雙碳戰(zhàn)略和美麗中國背景下，怎么看該領(lǐng)域的發(fā)展，對中國經(jīng)濟(jì)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(gòu)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(jī)和發(fā)電等領(lǐng)域已展示了商業(yè)化應(yīng)用前景，但離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化仍有一定距離。
因此，打通產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)，是真正實(shí)現(xiàn)氫燃料電池從示范應(yīng)用到大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的必要舉措，也是中國經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展的重要創(chuàng)收點(diǎn)。
氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用發(fā)展，必須進(jìn)一步降低成本、提升性能、延長使用壽命。以燃料電池關(guān)鍵核心零部件膜電極為例，膜電極的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化主要圍繞新材料研發(fā)和自主產(chǎn)業(yè)化、核心材料篩選以及催化層結(jié)構(gòu)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(yàn)證。而自主化核心技術(shù)和關(guān)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(zhì)子交換膜、碳紙等材料的研發(fā)，到膜電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再到終端的應(yīng)用驗(yàn)證，需要多層次、全產(chǎn)業(yè)鏈的密切配合，所以氫燃料電池的進(jìn)一步自主化、產(chǎn)業(yè)化離不開整個產(chǎn)業(yè)的多個環(huán)節(jié)深度合作。在解決產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵問題后，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展將達(dá)到一個新的高度，真正實(shí)現(xiàn)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(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展創(chuàng)造新動力。
比較：氫與鋰之間應(yīng)為互補(bǔ)而非替代關(guān)系
NBD：當(dāng)前以鋰電池為代表的動力電池占據(jù)絕大應(yīng)用領(lǐng)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(chǎn)業(yè)規(guī)模仍與前者相差甚遠(yuǎn)。請問您怎么看待二者之間的關(guān)系，氫燃料電池能否完全替代鋰電池？二者在促進(jìn)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(dú)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(yīng)該不是相互替代，而是互補(bǔ)的關(guān)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(yīng)用領(lǐng)域廣等優(yōu)勢，與鋰電相比，氫燃料電池在質(zhì)量能量密度、加氫速度等方面都具有一定優(yōu)勢。
從性質(zhì)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(nèi)已具備良好的商業(yè)化基礎(chǔ)，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(nèi)的商業(yè)化發(fā)展步伐遠(yuǎn)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(diǎn)發(fā)展的“油氣熱電氫”綠色產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和低碳能源供應(yīng)體系，二者缺一不可，未來二者也將在促進(jìn)國家綠色能源發(fā)展的不同領(lǐng)域和應(yīng)用場景上互相配合、齊頭并進(jìn)。
應(yīng)用：上下游互相配合實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)
NBD：關(guān)于氫能源的應(yīng)用，目前更多體現(xiàn)在交通運(yùn)輸。您認(rèn)為氫能和氫燃料電池還將應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？可以通過什么技術(shù)路徑實(shí)現(xiàn)？現(xiàn)階段影響氫燃料電池拓寬應(yīng)用領(lǐng)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(lǐng)域的應(yīng)用外，在發(fā)電領(lǐng)域能夠與可再生能源配合，并在化工、冶金、農(nóng)業(yè)這些難以用電實(shí)現(xiàn)深度脫碳的領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。這些應(yīng)用將改變對傳統(tǒng)化石能源高度依賴的局面，對實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)具有深刻意義。此外，固定式應(yīng)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(jīng)在規(guī)劃中，在今年科技部的“氫進(jìn)萬家”項(xiàng)目就有這一項(xiàng)。
從整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈來講，不管是制氫端或是氫氣的儲運(yùn)，再到應(yīng)用端（包括燃料電池環(huán)節(jié)），都還存在一些比較關(guān)鍵的技術(shù)問題亟待解決。其中最為核心的問題就是關(guān)鍵材料的研發(fā)和自主產(chǎn)業(yè)化，目前這一環(huán)節(jié)有些還處于技術(shù)轉(zhuǎn)移到小試或是中試階段，有些還在整個產(chǎn)業(yè)鏈的工程化驗(yàn)證過程中，大規(guī)模的應(yīng)用還比較少。
不過，近年國內(nèi)在電解水制氫、儲氫以及燃料電池領(lǐng)域的一些關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)上已經(jīng)取得了不小的進(jìn)步，但如何把這些產(chǎn)品要變成工業(yè)品、商品，還面臨不少挑戰(zhàn)。對此，需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游相互配合，盡快完成工程化驗(yàn)證，并把工程化驗(yàn)證中的數(shù)據(jù)及時提交給大學(xué)和研究所，凝練出新的科學(xué)技術(shù)研發(fā)課題；同時對接到產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴的研發(fā)部門以指導(dǎo)產(chǎn)品的迭代更新。只有這一過程的閉環(huán)得以實(shí)現(xiàn)，氫能產(chǎn)業(yè)的問題才能得到盡快解決。
展望：與可再生能源構(gòu)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(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的重要支撐。但據(jù)了解，氫由于制取方式不同，被分為“灰氫”、“藍(lán)氫”和“綠氫”，其中以煤制氫制取的“灰氫”和“藍(lán)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(yīng)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(yīng)采取哪些環(huán)保手段？
葉思宇：確實(shí)，目前出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，以煤制氫制取的“灰氫”和“藍(lán)氫”還占比較大比例，對環(huán)境有一定影響。隨著制氫技術(shù)和碳捕集、封存和利用(CCSU) 技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，對環(huán)境的副作用將會極大降低。當(dāng)然，從長遠(yuǎn)來看，利用可再生能源（風(fēng)電、光伏等）制綠氫將是我們的主攻方向。
在“雙碳”目標(biāo)下，我國氫能產(chǎn)業(yè)迎來加速發(fā)展，綠氫在降碳中發(fā)揮的作用備受關(guān)注。盡管我國電解水制氫產(chǎn)業(yè)仍面臨著裝備、技術(shù)、成本、規(guī)?；a(chǎn)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(kuò)大，綠氫的比例也會隨著制氫技術(shù)的不斷進(jìn)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)模化應(yīng)用，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(jié)合將構(gòu)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(yù)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(zhì)（尤其是貴重金屬），還是回收所需的流程和運(yùn)用的技術(shù)來看，整個回收過程工藝已相對成熟，回收率可高達(dá)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展，政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)還需做哪些努力？您有什么建議？
葉思宇：在氫燃料電池產(chǎn)業(yè)仍處于商業(yè)化應(yīng)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(xiàn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)較好、技術(shù)研發(fā)能力較強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)配套設(shè)施較健全的地區(qū)先行發(fā)展起來，目前國內(nèi)五個燃料電池汽車示范應(yīng)用城市群均具有先行基礎(chǔ)和優(yōu)勢。同時，先行地區(qū)間的城市形成相互合作，互補(bǔ)發(fā)展，同時與能提供氫源和更多的應(yīng)用場景的地區(qū)緊密合作，推動我國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。
企業(yè)和大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)要加強(qiáng)技術(shù)合作和信息、人才交流，做到產(chǎn)、學(xué)、研、用緊密結(jié)合。在“產(chǎn)、學(xué)、研”方面，世界上不少科學(xué)研究的課題是在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中發(fā)現(xiàn)或提煉出來的，有些甚至已經(jīng)找到了初步解決方案，但是科學(xué)研究還未能研究透徹。因此，需要把從高校、研究所的研究結(jié)果到產(chǎn)業(yè)研發(fā)，再到工程化，最后實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的模式進(jìn)行一些變通，比如可以通過應(yīng)用端所積累的經(jīng)驗(yàn)反饋，作為高校和企業(yè)新課題的研發(fā)導(dǎo)向，以促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新。
在“用”方面，結(jié)合人工智能和大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)手段，推進(jìn)研發(fā)成果的工程化驗(yàn)證；同時，這些大數(shù)據(jù)也為通過機(jī)器學(xué)習(xí)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(shù)據(jù)庫。產(chǎn)、學(xué)、研、用的緊密結(jié)合將為創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)及其應(yīng)用提供扎實(shí)的基礎(chǔ)，加速新興產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化進(jìn)程，進(jìn)一步推動整個產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。
