魏學哲：氫能與燃料電池發展的困境與希望
圖為同濟大學教授魏學哲發表主題演講
日前，由中國電池工業協會、電池中國網聯合主辦的“2021氫能與燃料電池技術及應用國際峰會”在淄博舉行。同濟大學魏學哲教授做了關于“氫能與燃料電池發展的困境與希望”的主題報告。
以下為報告實錄：
魏學哲：我的題目是“困境和希望”拿出這一張圖來是想刺激大家，我們搞了二十年，不管是縱橫很多大富翁萬億級的氫能還沒有出現。我也知道知道你們有多努力有多聰明，但是沒有發財。我們干了二十年，其實已經積累很好的基礎，剛才這張圖里得到也注意到，我在燃料電池寫了一個詞“氫能”核心的就是生了一條魚沒有水，先看這兩個情況，燃料電池和燃料電池汽車從十四、十一五、十二五、十三五情況。
我們對中國的情況和國際的水平做了一個對比，從不管是電堆還有雙極板，總的來講作為一個國家，其實與全世界國家來比各個領域都存在。特別是最近五年來，在產品的穩定性和可靠性還存在一些問題，技術細節不再展開講了。
另外從車的角度來講，不管是國際上豐田，或者是現代，中國的也有很多優秀整車企業，其實從我們來看數據，整車沒有差距很多，跟世界一流的企業并沒有很大的差別。
問題主要是在一些點上，主要是膜電極還有質子交換膜，還有催化劑還有碳紙，昨天我們到東岳集團去看，膜已經有很好的基礎了。
再談魚已經生出來了，還是還放的不錯，但是再來水的情況。氫資源情況，從制氫該怎么制？下面制氫的成本，終端的成本，不同的端差了好多基本上都有翻倍的價格。也就是拼多多那一句話不讓中間商賺差價，中間商在終端上成本非常高。
那制氫剛才在這條線上進了制氫的方式，還有化石原料制氫，從這幾年大家從過去的灰氫到藍氫現在再到綠氫，就是基于電解水制氫，我們有幾條技術路線，質子交換膜的制氫，在ALE這條線上中國非常成熟，在SPE這條線，其實燃料電池做好倒過來可以把電解水做好，這邊跟工業里面講一點，所以這也是一個特別大的問題。
難的問題一個是儲氫一個是運氫這個不細展開談了，要想降低價格還是要把規模做上去，后面說的是不同的運氫方式，他的成本跟液氫的方式，包括的拖車、管道輸氫、低溫液態、儲氫載體、液氨、甲醇近年來都受到廣泛關注。前面把氫加進去再把氫拖出來，還有一種方法就是把它直接用氨作為原料。
還有一個氨能的車載存儲，這一個還是推廣開來，特別在此情況下，政策瓶頸必須要突破。
最后做一個總結，燃料電池我們有很大的進，在這條線上來看低于鋰離子電池，鋰離子電池使用成本也會不斷地降低，這是跟鋰電池相比。
在柴油車領域，我們算全生命周期的柴油機還沒有優勢，核心的優勢是綜合利用成本不高。這是技術的分析，反映到市場上也是慘淡。這是近三年在國家的政策支持下也是千量的級別，現在政府投資熱情沒有熔化市場的堅冰，燃料電池推廣也是步履維艱。
我不是來潑涼水，雖然很困難，我們提高了進步，但是市場上不太看好，但是我們也有新的動力，這是我昨天用到的一張圖，也就是和新能源的結合，燃料電池降下價格也是毫無疑問的，這就是做魚的時候做了水，其實氫鋰電子基于電網，都是百年的利息，燃料電池氫的體系完全沒有。
回過頭來必須要水，也就是說反過來頭燃料電池與氫能結合。
再來看國際上的情況，首先看日本，日本把能源寄托在澳洲，澳洲把能源寄托在風電，風電為主，光伏作為一個重要的支撐，歐洲的情況跟中國不一樣，他們比較均勻整個不管是人口的分布，還是經濟水平比較均勻和中國又不一樣，這只是我們的借鑒的地方。
這是歐洲能源研究所做的一個分析，氫對于風和光的發電天生有波動性，這個波動性就是源端的波動性，還有使用端的波動性，這兩個波動性是不會相互抵消是會相互加劇，中國電網提了一個智能堅強的電網，但實際上電網應該是做彈性不能做剛性，增加彈性實際上增加儲能，是一個天量的儲能。作為我們天池行業協會一直把電池作為儲能手段，現在鉛酸按電池鋰電池也好，受安全性的約束，對天量級的儲能沒有辦法解決，這是一個技術的問題。
再來看傳統的剛才那兩條能源體系。怎么解決？用三個詞來總結，一個是云、管、端，這是IT產業的說法思路是一樣。那電網是沒有存儲，實際上源跟荷動靠云端，一個是靠管端一個靠云端，這是不同的思路。
我們參考這個思路，上午有專家也講這個情況，西北能源中心，東南是負荷中心，在西北搞集中式的大規模的發電，用它來做制氫，然后通過管道或者西氣東輸來運到各地。對于東部大規模的風力發電，大部分的光伏，在中國是這樣來做，我們高樓解決這個問題，不管存儲也好，還是發電也好，都有可能解決。
但是我們放到區域園區實際上有解決，所以在東部負荷中心我們的基本思路是分布式的發電制氫，也就是說是來對沖整個電網的波動性。這是剛才上午的時候也用了這張圖，我強調一點，當時我們用電源的負載，形成一個最重要的擋住了互聯的云、管、端體系，分為兩類一個是西部的能源中心這樣格局，一部分是東部的碎片化或者分布式的這樣一個網絡。
當然，除了存儲解決問題之外，還有一個問題是負荷端和產生端實時的匹配，就需要有數字化的集成，能源的數字化已經是能源非常重要的方面，其實對于電池來講，也是電池的下一個重要挑戰方向。
最后，講到應用。毫不客氣地講，這一張圖是講對于中國貨運的估計，到2035年還有百分之百的增量。我們對于山東省也做了調研，山東其實是個半島，這個半島有大量的公路運輸和貨運運輸，其實在中國的兩個京津冀長三角處于一個中間地帶。既有工業基礎，也有能源基礎貨運場景非常豐富，是氫能應用最佳樣板。所以我們希望這樣的典型的應用場景，結合山東省工業基礎，像我上面寫的典型的應用區域作為前鋒實現突破的局部。
也就是說我們做水，也不能能夠指望做出來一個大海出來，先從小的地方做起來，這是最后的總結。
技術上已經實現較大突破，進入可用階段。但是燃料電池汽車不能先于氫能網絡建設而大規模發展。發展氫能的動力將從汽車行業切換到汽車-能源雙輪驅動。氫的巨量來源渴望基于大規模、廉價的可再生資源水電解。
建立大規模官道輸氫網絡是解決氫能“儲運難”這一問題的關鍵。氫能仍將遵循“云、管、端模式，其結果將是建立氫電二元網絡，以預期管理+氫能儲存平抑波動性。希望大家共同促進美好愿景的實現。
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