◎文/韩秀栋
2022年3 月23 日，国家发改委、国家能源局联合发布《氢能产业发展中长期规划 （2021—2035年）》，明确到2025年，初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系； 燃料电池车辆保有量约5 万辆， 部署建设一批加氢站； 可再生能源制氢量达到10 万吨/年～20 万吨/年，成为新增氢能消费的重要组成部分， 实现二氧化碳减排100万 吨/年～200 万 吨/年。 到2030年，形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系， 产业布局合理有序， 可再生能源制氢广泛应用， 有力支撑碳达峰目标实现。 到2035年，形成氢能产业体系， 构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态； 可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升， 对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。
一、氢能产业关键核心技术
氢能产业链主要包括上游制氢、中游储运氢和下游氢应用， 就我国产业链成本来看，制氢成本占比最重，达到了55%， 储运氢成本占30%。 目前氢能产业还不具有经济性， 燃料电池是高效清洁利用氢能的最佳工具，相关技术在国际范围内已取得重大突破， 想要实现燃料电池的产业化， 必须要保证氢能产业的同步发展。
（一）上游制氢：以工业副产氢为主
氢的制取产业主要有以下三种较为成熟的技术路线：一是以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢；二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢；三是电解水制氢，投资和运行成本高， 质子交换膜电解水是未来的主流方向。天然气制氢是国外主流制氢方式，综合考虑成本、排放、原料充足程度和转换效率等多重因素， 我国以工业副产氢为主，达到化石燃料（尤其是煤炭）清洁化利用的目标，关键核心技术是利用变压吸附（PSA）等手段提纯出符合燃料电池用氢要求的高纯度氢气。
（二）中游储运氢：以高压气态储氢为主
储氢技术分为物理储氢和化学储氢。 物理储氢主要包括常温高压气态储氢、低温液化储氢； 化学储氢主要包括金属氢化物储氢和有机液体储氢，尚处于研发阶段。我国当前已建成的加氢站都是采用高压气态储氢技术，技术较为成熟。 车载储氢容器是当前氢气储运技术的研究热点， 日本丰田汽车开发的70MPa 铝合金内胆纤维缠绕瓶几乎无氢脆问题，国内商用储氢容器主要是35MPa 碳纤维包覆铝合金内胆储氢瓶。 实现高性能碳纤维及缠绕设备、高压罐体加工设备的国产化， 是氢能储运亟待解决的问题。
（三）下游氢应用：以氢燃料电池汽车为主
氢气下游应用领域包括化工、交通、电力、建筑、医疗、食品等行业，当前氢燃料电池汽车是主要应用场景，美国、日本、韩国主推的是氢燃料电池乘用车， 中国则以氢燃料电池商用车为主。 质子交换膜燃料电池是车用主流技术， 而膜电极是质子交换膜燃料电池最核心部件，由质子交换膜、催化剂和气体扩散层三个部件组成。 其中的关键核心材料Pt 基催化剂的成本最高， 占到了燃料电池电堆成本的53%，占整个电池系统总成本的32%。 因此，开发低成本长寿命的催化剂是实现质子交换膜燃料电池商业化的关键。
二、天津氢能产业发展现状
天津于2020年1 月印发《天津市氢能产业发展行动方案 （2020—2022年）》，提出到2022年，力争建成至少10 座加氢站，累计推广氢燃料电池车辆1000 辆以上，氢能产业总产值突破150 亿元。
（一）上游制氢：工业副产氢资源丰富
天津氢能资源丰富，聚集了包括渤化集团、大陆制氢、中石化天津分公司等制氢企业。渤化集团及其子公司拥有丰富的氢能资源，现有生产氢能的化工装置主要为煤气化炉、脱氢装置和电解装置，拥有4.5 万吨/年的工业副产氢产能。大陆制氢是一家制氢设备和气体纯化设备公司，主营电解水制氢设备、气体纯化设备、变压吸附设备和氢气回收设备， 制氢纯度高达99.999%以上。中石化天津分公司通过提炼石油制取氢气，年产量高达27.2 万吨，主要用于化工使用。
（二）中游储运氢：储氢加氢环节缺失
天津储氢环节缺失，加氢站建设缓慢， 仅聚集了亚力气体、比欧西气体、法国液化空气等少数具备专业氢气运营资格的运氢企业。 亚力气体在氢气运输方面具有丰富经验， 管束拖车可用作辅助储氢容器， 其设计工作压力为20MPa， 约可充装氢气3500m。 比欧西气体是林德集团旗下子公司， 是工业气体、工艺与特种气体的供应商，业务遍布华北地区。法国液化空气集团是世界上最大的工业气体服务供应商之一， 在氢气运输与加氢站建设方面技术成熟。
（三）下游氢应用：基础研究国内领先
天津拥有天津大学、南开大学、河北工业大学、天津工业大学等国内知名的双一流高校，在燃料电池、催化剂领域， 有着很好的研究基础和众多的科研成果。 天津大学在催化剂基础研究及电池仿真技术方面国内领先。 中汽中心建立了燃料电池汽车测评核心团队， 专业领域覆盖燃料电池汽车全技术链，具有完备的检验检测设备和能力， 是国内首家具备70MPa 氢气加注能力的汽车检测机构， 拥有国内首个燃料电池汽车专用性能转鼓环境舱。
三、天津氢能产业发展建议
（一）打造资源生产供给基地
充分利用渤化集团、中石化天津分公司现有工业副产氢产能， 加大对包括催化剂在内相关提纯技术的研发投入，开发耐腐蚀、高催化活性的非贵金属催化剂， 提出更优的变压吸附解决方案，设计提高吸附周期的阀门等装置，进一步提升氢气质量，达到氢燃料电池应用标准，加 快 推 进 渤 化 永 利2000Nm/h 加氢母站项目建设，将资源转化为优势，为天津加氢站建设以及氢燃料电池汽车示范运营提供充足可靠气源保障， 打造京津冀重要氢能资源供给基地。
（二）聚焦核心材料及设备攻关
通过“揭榜挂帅”科技重大专项等扶持手段， 加大对氢能高效存储与转换、氢燃料电池催化剂等关键核心技术的支持力度， 突破 “卡脖子” 技术壁垒， 打破日美垄断。推动昂林贸烽、航天长征睿特与浙大滨海院、中船重工707 所在高性能碳纤维编织、缠绕设备开发、氢能储运系统集成等方面的合作；推动天海高压容器等气瓶厂商对高压罐体加工设备的提升改造， 实现核心材料及设备的国产化， 助力天津打造自主创新重要源头和原始创新主要策源地。
（三）构建氢能创新发展生态圈
鼓励企业积极与清华高端院、中汽中心等科研院所和行业机构对接， 联合开展氢能及氢燃料电池创新平台建设， 引进培育行业优势研发力量， 加速推进氢能领域科技创新成果转化。 推动中汽中心加快国家燃料电池汽车质量监督检验中心和数据平台建设， 加快建设氢燃料电池车辆测试基地和试验场。开展综合氢能示范应用，以氢燃料电池叉车、物流车、重卡等车辆示范应用带动核心部件龙头企业项目落地，构建涵盖材料、零部件、系统、整车的氢能产业生态圈。
