六部门发布氢能产业标准体系建设指南，氢能源到底“香”在哪？

8 月 8 日，国家标准委与国家发展改革委、工业和信息化部、生态环境部、应急管理部、国家能源局等部门联合印发《氢能产业标准体系建设指南 ( 2023 版 ) 》。这是国家层面首个氢能全产业链标准体系建设指南。文件指出，氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源 , 对构建清洁低碳安全高效的能源体系、实现碳达峰碳中和目标 , 具有重要意义。

江苏多地已布局推进氢能产业建设。然而，普通公众对氢能源的理解却十分模糊。与一众新能源相比，氢能有何独特优势，在其产业链中到底谁才是最有 " 含金量 " 的潜力股？现代快报记者采访了南京工业大学化工学院、材料化学工程国家重点实验室的王教授。

氢燃料电池能量转换效率较高

(资料图片)

电解水制氢、氢气与氧气反应产生水，但凡是有基础化学知识的人，都知道这两个公式。如此简单的公式，却奠定了氢能源作为清洁能源的诸多优势：无碳排放、能量密度高、可大规模长时间储存 …… 特别是在汽车应用端，氢能源的尝试早在 19 世纪就已经开始，从最初的氢内燃机，再到后来的氢燃料电池，科学家一直在尝试用氢作为交通工具的动力来源。然而，氢能源的实用价值在商业领域一直存在争议。丰田早在 2015 年便推出氢燃料电池车 Mirai 车系，然而多年过去了，氢能源汽车的推广仍然缓慢。特斯拉 CEO 埃隆 · 马斯克更是多次在公开场合看衰氢燃料电池汽车。

目前，纯电车看似更切合市场需求，为何全球各地都还在布局氢能源？王教授表示，能量密度让氢能源具备独特优势。虽然纯电车所使用的锂离子电池技术发展比较成熟，成本较低，目前已经实现规模化生产。但氢气具有能量密度高的特点，氢燃料电池车更易于实现高续航，续航里程为 700 公里左右。在长途重载的交通工具上，仍有巨大应用潜力，目前一些重型货车已经开始使用氢能。氢燃料电池车补充燃料时间短，加氢时间仅约为 3 分钟。近年来，针对氢气不易携带的问题，人们开发出采用易于液化的氨气等作为氢载体的方法，可以解决氢燃料电池车在行驶时需要随车携带高压气瓶时的安全隐患。

氢能源应用有氢内燃机，氢燃料电池两条技术路线，目前各地布局氢能源产业，基本都是选择氢燃料电池，这是为何？氢内燃机以传统内燃机为基础，通过燃烧氢气来提供能量，其能量转化效率与普通内燃机差不多。受限于卡诺循环，氢内燃机的能量转换效率约为 40%。氢燃料电池是一种可以直接将燃料中的化学能转换为电能的装置，能量转换效率较高，理论效率约为 80%。以目前技术水平，氢燃料电池实际工作时的能量转换效率已经能达到 50% 左右。两种技术路线相比，显然是能量转换率高的更受市场青睐。

" 绿氢 " 是未来能源结构的核心

氢能源的应用不仅仅有汽车场景，因氢气具有能量密度高、燃烧产物零污染等优点，可作为未来能源实现绿色转型的重要载体，有望在石油化工、电子工业、冶金工业、航空航天等方面有着广泛的应用。发展清洁绿色氢能源，可有效减少碳排放，对 " 碳中和、碳达峰 " 目标的实现具有重要作用。

根据生产来源和制备过程中的碳排放情况，氢气可分为灰氢、蓝氢和绿氢三种类型。灰氢是通过煤、石油、天然气等化石燃料，通过化学反应制备氢气，在生产过程中会有二氧化碳等污染物的排放。蓝氢是在灰氢的基础上，使用碳捕捉、利用与储存等技术（CCUS）捕获温室气体，实现低碳制氢。绿氢是基于可再生能源（太阳能、风能等）产生的氢气，其生产过程中完全没有碳排放。绿氢作为一种代表性的绿色新能源在全球能源转型中可以扮演重要角色。

目前，电解水制氢是目前常用的一种绿氢制备技术，可以利用富余电能制备氢气，实现电能转化储存。电解水制氢主要包括碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢和高温固体氧化物电解水（SOEC）制氢。SOEC 技术具有制氢效率高、能耗低、全固态结构等优势，有望在绿氢制备领域发挥重要作用。

现代快报 + 记者 是钟寅 李楠

（校对 张静超）