《绿色氢》迎来春天？三个主要问题仍有待解决

据外媒报道，德国联邦教育研究部1月13日发布公报称，将投资约7亿欧元支持3个氢能重点研究项目，以解决德国发展氢能经济过程中的技术障碍，实施《国家氢能源战略》。根据该战略，“绿色氢”是可持续的，应得到支持，以扩大“绿色氢”市场。

德国雄心勃勃的“绿色氢”战略，只是全球合奏的“绿色氢”交响曲中最多彩的乐章之一。路透社(Reuters)在去年12月的一份报告中指出，2020年，“绿色氢”将成为许多国家未来首选的绿色燃料，一年之内，全球宣布了总额超过1500亿美元的“绿色氢”项目。

“绿色氢”的春天真的到了吗？清华大学核能与新能源技术研究所氢燃料电池实验室主任王成教授在接受记者采访时指出：“‘绿色氢’要想‘飞入寻常百姓家’，就必须对相关技术进行改进和升级，制定相关标准，也需要相关政策的护航。”

“绿色氢”吸引了很多国家“争腰”

氢燃烧的产物是水，水因其对环境友好而被称为“终极能源”，被认为是解决能源资源和环境危机问题的途径之一。

王成解释说，氢现在主要是从天然气或煤中提取的，被称为“灰氢”。提取过程每年排放8.3亿吨二氧化碳；二氧化碳被截留、掩埋、利用，避免大量氢气排放，被称为“蓝色氢气”；但最好的解决办法是利用可再生能源从水中电解提取氢气，即“绿色氢气”。

2020年，世界上许多国家宣布大力投资氢能产业。在过去的一年里，全球宣布了总价值超过1500亿美元的“绿色氢”项目。据挪威Lyestad能源公司估计，目前正在开发的此类项目超过70gw(1gw=10亿W)，到2040年可能需要投资2500亿美元。

据王成介绍，去年7月，欧盟发布《欧盟氢能源战略》，将“绿色氢”作为欧盟未来发展的重点。根据战略规划，到2030年，氢能将成为欧盟能源体系的重要组成部分，电解生产绿色氢的产能为40 GW，绿色氢产量将增加到1000万吨。王成表示：“预计未来10年欧盟国家氢能产业投资规模将达到数百亿欧元。”

德国非常重视“绿色氢”能源，并将其视为德国成功能源转型的关键能源载体。《国家氢能战略》提出了38项具体措施，涵盖制氢、制造和应用。据德国每日新闻网1月14日报道，在上述战略框架下，德国此次推出的三个项目分别名为“H2 Giga”、“H2 Mare”和“TransHyDE”，分别探索解决电解槽批量生产、海上风能制氢和氢气安全运输等问题。据估计，未来四年将有200多个合作伙伴参与其中。

在亚洲，日本和韩国加快了氢能的布局规划。日本在2017年12月公布《基本氢能战略》。这一战略的最终目标是在不排放二氧化碳的情况下生产氢气，特别是通过可再生能源，从而实现整个生命周期的零碳排放，实现氢能与其他燃料的成本平价。

王成表示：“中国也在为绿色氢的未来能源轨道做出巨大努力。2020年12月21日，中国发布《新时代的中国能源发展》白皮书，提出加快发展“绿色氢气”生产、储存和使用等氢能产业链技术和设备，推动氢能燃料电池技术链和氢燃料电池汽车产业链发展。支持多情景储能在能源各方面的应用，努力推动储能与可再生能源的互补发展。

王成说，“绿色氢气”的主要生产方法包括电解水结合可再生能源、光催化分解氢气、热化学制氢、生物制氢等。电解水制氢技术比较成熟，主要有碱性电解槽、固体聚合物电解质(SPE)电解槽和固体氧化物电解槽(SOEC)。碱性电解槽是目前可用于大容量系统的有效技术，但其生产能力较低，耐久性和可靠性仍有很大提高空间。另外，从成本上来说，生产一公斤氢气需要60千瓦时左右。“绿色氢”的价格主要与可再生电力的成本有关，可再生电力的成本必须低于“灰色氢”。

路透社在报道中指出，制约“绿色氢”发展的另一个主要障碍是氢的长途运输。液化氢在装运前必须冷却至-253。为了解决这个问题，日本川崎重工将于2021年初建造世界上第一艘液化氢运输船。将液态氨冷却到-33更容易输送以液态氨形式储存的混合氢。因此，世界上大多数大型氢出口项目都在考虑输送绿色氨。

对此，王成表示：“作为‘绿色氢’的组合储存介质，绿色氨的运输非常方便，但考虑到‘绿色氢’的能源利用效率，有必要提高氢-氨-氢的转化效率，开发具有氨分解制氢最终产品的大容量设备、净化技术和系统集成技术，将绿色氨的储氢环节逐步整合到大型氢能源产业链中。”

技术创新、标准制定和政策支持不可或缺

王成指出，为了进一步推动“绿色氢”的开发和应用，应努力完善相关技术，制定标准和政策。

王成认为：“在技术上，要推动碱性电解槽大规模制氢的示范应用，进一步增强其实用性，开发水电解SPE/SOEC等制氢新技术，解决水电解制氢系统中可再生能源灵活耦合间歇和波动的工程技术难题，大力发展光催化分解制氢、热化学制氢、生物制氢、核能制氢等制氢新技术。”

在制定相关标准和评价体系时，王成强调：“化石能源制氢、电解水制氢、工业副产氢气等不同工艺的碳排放量不同。能源国际贸易背景下，如何确定不同工艺的碳排放标准，建立国际‘绿色氢’量化标准？

在政策方面，王诚建议我国应对“绿氢”的生产销售进行补贴或奖励，提高“绿氢”供给侧的积极性。而且，随着“绿氢”规模的增长，“绿氢”将成为碳排放市场中重要的交易内容，生产“绿氢”的企业还可以对碳排放配额进行交易。这样在政策和市场的双重鼓励下，“绿氢”将迎来更好的发展环境。