中国为什么要发展氢能？中国怎么发展氢能源？

中国为什么要发展氢能？中国怎么发展氢能源？中国汽车行业怎么推进氢燃料汽车？2019年5月6日，国际氢能协会副主席、清华大学教授毛宗强在2019年5月6日举办的“第四届中国国际氢能与燃料电池技术应用展览暨产业发展大会”上做了主题为“中国为什么要发展氢能”的主题演讲，以下为演讲实录。

各位领导、各位代表下午好！很荣幸有机会在这个大会上向大家报告一下，我报告的题目就是中国为什么要发展氢能。

现在大家很奇怪，氢能发展的比较惹火，怎么今天还提这个问题，咱们做氢能一定要知道自己的出发点，所以我每次还是先讲一下，刚才我是国际氢能协会的副主席，国际氢能协会是世界性的氢能组织，是1974年成立的，当时为什么成立，就是因为1973年阿拉伯国家对发达国家进行石油禁令，引起了西方一片混乱，所以西方科学家就设想拿什么替代石油，就考虑到用氢替代石油。现在的主席是美国普渡大学的教授，每年都颁奖，逢双年开世界氢能大会，单年开世界氢能技术大会，刚才讲到了我们争取到了2023年在中国召开世界氢能技术大会，这是来之不易的。每两年发一次奖，最早我得了一个奖，万钢主席也得过奖，上汽也得过奖。

我今天讲四个方面，一个从氢能的能力来看为什么发展氢能。第二就是要看氢能的储运、制备。第三氢能的应用，最后回答几个问题，也是个人的看法。

氢能的伦理，氢能原子量1.0008，现在被美国政府利用了，美国政府宣布在美国10月8号就是美国的氢能日，这已经通过美国官方的认证。为什么谈伦理呢，就是研究开发利用氢能的行为准则，核心就是以自然为本，要可持续的发展。这个伦理本来讲的是人伦之道，是讲人之间的规则，但现在已经发展变化了，能源的伦理也很多年了，最早是2004年就有外国专家提出来这个事情，2005、2007年都有发表文章。这个伦理从传统的伦理学，最初人的血缘关系发展到人的关系，扩大到种族，国家，以及全人类的伦理，但是可持续的伦理学把这个权利和关系扩大到非人类，到自然界，所以对能源来讲也有一个伦理的问题。氢能的伦理就是要发展氢能应该遵循的各种道德准则，简单讲就是必须要可持续，所以我们讲无碳都是这个问题。氢能伦理应该是能源伦理的一部分。

这是氢能的生命周期，大家要知道。第三个是氢能，氢能是从水跟其他的一次能源就是得到氢能，氢能是二次能源，它需要一次能源制造，它可以作为能源使用，作为化工原料使用，不管怎么使用最后氢又变成水，这是一个循环。所以氢从可再生资源得到电再得到氢，这个符合我们可持续发展，就是符合氢能的伦理。所以有水就有氢，水来源广，和平能源。水占了地球表面的72%，所以水就是氢矿，因为水覆盖的表面非常广，不像石油就集中在一个地方，在这种情况下，我们把水或者氢叫做和平能源，不至于打仗。另外氢的用途很多，可电、可热，可交通燃料。氢气可大规模储存，电很难储存，现在最好的方法就是储能电站，但是受到地理条件的限制。另外氢能的能量密度也是比较高。

这个是2015年IEA的报告，能源分了三个层次，一个是热能，电能，还有一个是交通燃料，现有的能源并不足以全覆盖，只有石油可以提供电、热、燃料，煤只能提供电和热，但是当氢出现以后，氢就可以起到三个作用，又可以发电，又可以发热，还可以作为交通燃料使用及所以氢能是多用途的。

这是世界能源发展的历史，这个图很经典，横坐标是年代，纵坐标是世界能源的比例。在工业革命1960年的时候，当时世界主要能源是柴火占了80%，煤炭占了20%，但是到了1930年代，柴火已经迅速下降，原因有两条，第一量跟不上，第二能量密度不够，然后煤炭迅速崛起，到现在是石油、天然气时代，黄的是我们正在走的可再生能源时代。可以有几个变化，能源发展的历史看出来碳是越来越少，而氢是越来越多，到了石油，就是两个氢一个碳，到了天然气就是四个氢一个碳，所以氢是越来越多的，将来如果到了氢时代，这个氢是无穷的了，没有碳了，这是一个历史的发展过程。从能量密度来看，这是木材，三元，锂电池，标煤，原油，天然气，氢气，氢气是所有能源里质量能源比最高的一个，氢可以达到143，锂电池能量密度只有1.08左右，非常低，所以锂电池是氢的130分之一，非常低。我个人看法，现在追求电动车长的续航里程很困难。

第二讲讲氢的制备和储运。我给大家看一张图，中间是氢气，氢气和电可呼唤，电解水可以得到氢，氢可以通过燃料电池发电，电一次可再生资源，就是风能、海洋能、水能、地热能，这些能源只能发电，这些电可变成氢。还有太阳能和核能，生物质能都可以产生清楚，媒、石油、天然气可以生成柴油、汽油、醇类，所以氢的制造方法多种多样，只要有水，都能制造氢，所以氢是和平能源，别人是无法卡你的。

谈谈氢能的伦理，刚才讲了各种各样的制氢方法，我们的目标就是搞无碳氢，太阳氢，我在2010年出了一本书，无碳能源太阳氢，就是由太阳产生可再生资源就可以得到氢和电，氢和电是我们未来能源主要的两个支柱。氢的储存，以前讲有三种，今天我特别讲到第四种，第一就是气态，第二就是液氢，把冷却到负253度，第三个就是固体的。第四个就是我们需要建立大规模长期的储存能量，转换成氨，甲醇等长期、大规模储存，储量时间非常长，能量也非常大。这是国际研究的结果，纵坐标是储存能量的功率，从兆瓦到GW，横坐标是时间，分钟到小时到天到星期到月，各种各样的储存，电池储氢是天级的，压缩氢气可以储存星期，也是一百找万左右，蓄水电站可以储一两个星期左右，GW级的，但是氢是黄色的，非常广，可以储存一两个月都可以，而且储存是GW级的，很大规模，这个对于国家来讲非常非常重要。再讲运输，车船运或者管道运输，或者是海上运输，这个不细讲。

第三方面讲讲氢能应用，两个方面，一个作为燃料，一个作用能源。作为燃料就是左边往右边走，氢可以做成合成氨、甲醇、二甲醚，煤制油，石油加氢精制等。作为能源来讲就是烧，用在内燃机，锅炉，窑炉，内燃机都可以，还有就是燃料电池，涉及到点化学方法，直接发电得到了电和热。氢能的用途非常多，我们看到的交通，看到氢气的车仅仅是一部分，这个图是世界能源委员会预测的，到2050年氢能的情况，估计是全世界能源的18%由氢提供，氢用来第一发电，这是大规模发电，占11%，用在交通方面，包括现在的车，将来的船甚至飞机，仅仅占28.6%，到了工业能源占20.8%，建筑商占14.3%，化工原料也是一个重要的出路，占24.7%，所以氢的用途多种多样，因为现在关注燃料电池，关注交通，这还是可以理解的，但是思路一定要广。氢在减排的路上，氢起非常大的作用，第一个就是用氢电代替煤电，现在可再生资源能够上网，就是煤电起了很大的作用，将来减少每天就需要把氢提上去。第二就是氢燃料电池分布式发电，保障电力安全。PTG、PTX吸纳更多的可再生资源电力。氢能代替交通领域的化石燃料。氢能为建筑物提供热电联供，氢气代替焦炭炼铁，直接与CO2反应，生成稳定的碳氢化合物。这是燃料电池的应用，从1W到百W到千W，这个图深都可以看到有样品，甚至有商品。比如举个例子，最后面那个特种，大家知道常规特种还是用柴油做动力，现在燃料电池也作为备用电力，这个燃料电池就是现在用的燃料电池，它工作温度只有80度，一点声音也没有，在海洋几十米甚至上百米的水下根本探测不出来，所以已经商业化，德国已经做出来，并且出售。我们清华大学1993年开始做燃料电池，目前在催化剂、膜电极方面就是应用。

最后就是回答一些问题，这样是我自己的看法，一个问题，有人说燃料电池适合日本，因为日本是一个条，建一个加氢站就覆盖一大片，我说这不是这样，咱们现在有12万个加油站，遍布了全国，并不是因为日本窄长适合燃料电池，中国同样适合，氢能是普世性的。第二加氢站的数量和燃料电池的数量不是线性关系是指数的关系。将来发展下去，等车达到了千万量级的时候，加氢站系统比加油站系统便宜，就是给这个数据。还有一个问题，氢燃料电池适合有钱的地方，是何人多的地方，我说不是，情是普适的，不仅仅是适合日本，另外氢的发展包括燃料电池是有阶段的，中国也是先东后西，先南后北，先经济发达，再欠发达，是有一个过程的。

还有人讲，氢需要一个支撑网络，现在石油已经有网络了，还有必要投资这么大吗？中国是这样的情况，随着新技术的出现你必须跟上，氢能我刚才讲了，氢能代表方向，这个已经出来了，而且有人做出了样板，比如日本做的很好，将来落后就很危险，虽然已经有了燃油网络，但是还是要朝氢能上走。

还有一个讲的，氢发电绕来绕去的，从可再生资源发电制氢，氢再发电，整个效率只有30%，这个不太核算。我的回答是这样，这个电，不同地方电价格不一样，车上的电和电网的电是完全不同的事情，电网的电比较便宜，但是车上的电不一样，现在我国是煤电为主，但是也在变化，发改委能源所在我们那作报讲了2050年我们国家可再生资源电力占比达到83%，这么多电不稳定怎么办，就需要氢电代替电，所以氢发电虽然有效率的损耗，但是还是必须的。

另外还有人讲，燃料电池目前还是需要锂离子电池的，这个说的是对的，我们现在推动的燃料电池都是氢电混合，这里提到燃料电池和锂离子电池的关系，我一直在各种场合讲，它们的关系是兄弟关系，因为燃料电池和锂离子电池有三个电子非常重要，一个是电极，这是一样的，一个电控，还有一个是燃料电池，燃料电池车也用了一部分锂离子电池，所以我觉得是兄弟关系。

还有一个说法，咱们是不是将来会被日本制约，我觉得这种担心可以理解，咱们发展的晚一点，但是咱们发展的速度比较快，另外我国目前来看已经具备了燃料电池商用车，主要是燃料电池大坝和燃料电池物流车，到目前为止是燃料电池商用车运营最多的国家，大概近千辆车，下一步朝乘用车发展，我们采取又竞争又合作的办法，不会受制于某个国家。

还有人提出来，马斯克说过一句话，我觉得他说话代表个人意见，他说人不是神，智者千虑必比有一失。还有就是压缩空气，我引用了美国生物学者的意见，空气压缩机是转化电能效率最低的机器之一，所以整个系统建了以后自然而然氢能就来了。

还有一个，加氢快，电池车加的慢，但是电池车充电站很多就可以克服这个缺点，我说这是两个不同的概念，充电桩数量跟充电时间和充气时间是两个概念，充气时间少，燃料电池符合汽油车的习惯，这是非常重要的。在高速公路服务区不可能建很多的充电桩，那么多车到了，充半个小时就受不了，快速加气就可以解决很多问题。

还有人提出来燃料电池易燃易爆，所以如果把燃料电池车放到地下车库根本不行。我说这个问题提的对，因为过去没有把燃料电池车放到地库，所以地库的设计并不符合燃料电池车的存放标准，实际国家有标准的，只要增加换气的次数，地下车库放停燃料电池车是照样可以的。而且将来地下车库的空气换多了更好，就凭这一条燃料电池车无法推广，不是这样的。

还有一个讲到成本，觉得燃料电池，日本的车是一立方米氢气跑五公里，就变成一块钱一公里，而燃料电池比较贵，是不是，但我觉得是这样，它的数据是有问题的，日本的车差不多1立方米氢气跑10公里，这样的话价钱就少下来了，另外氢价钱也是不断下降，现在是5000日元一公斤，将来会进一步降低到3000。还有一个，价格不是唯一的目标，骑自行车就不用能源了，骑自行车跑的比较近，而且不太舒适，不太方便，所以价格是次要的标准。

还有一个问题，燃料电池目前成熟度比较低，国家已经支持了锂离子电池，为什么还要支持燃料电池，燃料电池是不是骗补，我说不是这样，现有的电动车如果跟现有的汽油车PK的话，现有的电池车不能战胜汽油车，一个是续航里程，一个就是充电时间。而燃料电池车可以万胜汽油车，如果这么好的话肯定要做，虽然我们已经做了锂离子电池车，但是现在氢能车也要做，我认为氢能车和燃料电池车是兄弟关系，虽然氢能车出道晚一点，将来毕竟后来居上。

还有人讲这个事情国家支持，民企就不要参加了，只有1%希望也要做，企业不要做了。我想用万钢副主席的一句话，有时候我的朋友说，现在的燃料电池是叫好不叫座，这正是一个发展机遇，叫座了可能你就没座了，民企现在是进入燃料电池竞争的时机。

还有一篇文章讲了，现在搞纯电动车了，搞燃料电池是不是有沉默成本。我刚才说了，这两者是兄弟关系，很多地方可以用的。第二科技不断进步，既然发现氢能有它的优点，该换的还是要换，是这样的。

最后一个，清华大学科学史系主任讲，拷问电动车的电从哪里了，提出要重视能源理论，所以我今天也提出来氢能伦理的问题，我在2010年出过一本书《无碳能源太阳氢》，讲的氢能的发展历程，发展方向从现在的化石能源发展到将来的可再生资源。这今天我今天所有的报告，谢谢大家。

最后，祝大会成功，祝在座的各位身体健康。谢谢大家。