如今電動(dòng)車還未完全普及？各個(gè)大國(guó)都開(kāi)始布局氫燃料電池，氫燃料汽車還有多久會(huì)普及？我們還需要買電動(dòng)車嗎？
礦產(chǎn)緊缺加劇新能源危機(jī)，加快氫能源發(fā)展
前幾天我做了一篇關(guān)于三元鋰電池鎳礦的內(nèi)容，目前因?yàn)樾履茉雌嚨陌l(fā)展，新能源汽車動(dòng)力電池的原材料供應(yīng)出現(xiàn)問(wèn)題，價(jià)格出現(xiàn)了大幅增長(zhǎng)。已讓全球陷入了鎳、鋁、鋰等多種礦產(chǎn)的恐慌之中，不少車企已經(jīng)陷入電池荒。
今年1月特斯拉創(chuàng)始人馬斯克表示，特斯拉純電動(dòng)卡車Semi將將在今年交付，但暫時(shí)無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)，其原因是電池供應(yīng)問(wèn)題。馬斯克表示，特斯拉的電池供應(yīng)短缺問(wèn)題要延續(xù)到2022年以后。
除了特斯拉大漂亮通用汽車也飽受電池短缺困擾。所以通用汽車公司正在和韓國(guó)LG化學(xué)商討，計(jì)劃聯(lián)合在大漂亮建設(shè)第二家電池工廠的項(xiàng)目。除了外國(guó)車企缺電池，中國(guó)車企也面對(duì)此類問(wèn)題。
蔚來(lái)、小鵬都公布了自己電池緊缺的問(wèn)題，為了獲得電池，中國(guó)造車新勢(shì)力紛紛前往寧德時(shí)代門口蹲點(diǎn)，就是為搶奪電池。
在這樣的背景下，氫能源又成為了資本的新寵兒，而且氫能源作為新能源里最具潛力的一個(gè)產(chǎn)品，各國(guó)也在加快布局，要在氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一較高低。
氫能源為何被追捧
新能源因疫情影響，礦產(chǎn)匱乏導(dǎo)致發(fā)展受困，各國(guó)馬不停蹄地布局氫能源。但是最早布局氫能源的卻是一直缺乏能源危機(jī)意識(shí)的大漂亮。
大漂亮早在1990年便開(kāi)始探索氫能源的商業(yè)化道路。并在2020年，大漂亮能源部有提供了6400萬(wàn)美元的資金，用以提升氫能源行業(yè)的規(guī)模，支持了18個(gè)相關(guān)項(xiàng)目。后續(xù)的五年內(nèi)，大漂亮也計(jì)劃投入1億美元，支持氫能關(guān)鍵技術(shù)研究，解決氫燃料電池的成本、效率、壽命等問(wèn)題。
歐盟也不甘落后，先后制定了《2005年歐洲氫能研發(fā)與示范戰(zhàn)略》、《2020氣候和能源一攬子計(jì)劃》、《2030氣候和能源框架》、《2050低碳經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略》等一系列和氫能有關(guān)的布局藍(lán)圖。歐盟委員會(huì)還成立了“歐洲清潔氫聯(lián)盟”，由氫能行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者、民間機(jī)構(gòu)、國(guó)家和地區(qū)能源部門的官員、歐洲投資銀行等共同發(fā)起。這個(gè)組成陣容可謂是豪華，也體現(xiàn)了歐盟對(duì)推進(jìn)氫能源的重視，為滿足歐盟各國(guó)未來(lái)對(duì)氫能源的需求做準(zhǔn)備。
而在2018年，韓國(guó)將氫能產(chǎn)業(yè)列為三大投資方向。2019年，韓國(guó)各國(guó)制定了擴(kuò)大氫能基礎(chǔ)設(shè)施、未來(lái)汽車發(fā)展戰(zhàn)略、氫能安全戰(zhàn)略等六大政策激勵(lì)汽車產(chǎn)商開(kāi)發(fā)并銷售氫能燃料電池汽車。
近兩年，國(guó)內(nèi)對(duì)于氫能源也逐漸重視起來(lái)。2019年3月，氫能源首次《寫入各國(guó)工作報(bào)告》，列入了我國(guó)最大的年度工作計(jì)劃。2020年4月，國(guó)家能源局發(fā)布《中華人民共和國(guó)能源法》，氫能正式被列入能源范疇。
各國(guó)在發(fā)展氫能方面的積極性也非常高。一方面有利于踐行綠色發(fā)展理念，另一方面氫能作為新產(chǎn)業(yè)，必定能培育一批相關(guān)企業(yè)，創(chuàng)造大量的就業(yè)崗位，帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。
截至2020年6月，超過(guò)30個(gè)地級(jí)市和縣級(jí)各國(guó)提出了氫能專項(xiàng)規(guī)劃。廣東、江蘇、北京、上海等地都推出了相應(yīng)的推廣補(bǔ)貼政策。各國(guó)從產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、氫燃料電池汽車推廣、企業(yè)培育等方面提出了行動(dòng)計(jì)劃，配套各類氫能補(bǔ)貼等扶持政策。那么氫能源有什么特殊的優(yōu)勢(shì)？為何被各國(guó)如此重視？
氫能源是一種二次能源，需要利用其他能源制取。與之對(duì)應(yīng)的是煤、石油、天然氣這種可以直接開(kāi)采利用的能源。同樣的，電能也是二次能源，通過(guò)火力、水力或者太陽(yáng)能等形式發(fā)電后，通過(guò)電網(wǎng)傳遞到千家萬(wàn)戶被人們利用。
氫能源燃料電池原理是將氫氣和氧氣結(jié)合生成水，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和少部分熱能，氫氣的熱值是142351kj/kg，單位質(zhì)量的氫能源產(chǎn)熱是汽油的3倍。理論上氫氣的轉(zhuǎn)化效率可達(dá)到90%以上。這意味著能源需求固定的情況下，自身如果攜帶氫能，質(zhì)量會(huì)減少，這又進(jìn)一步降低了整體負(fù)荷，提高了效率。所以在航天工業(yè)中，液態(tài)氫作為火箭的燃料助力火箭升空。這也說(shuō)明了氫能具有能量密度高、動(dòng)力足等特點(diǎn)。
同時(shí)，氫能既可以在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中直接燃燒利用，也可以通過(guò)氫燃料電池轉(zhuǎn)化為電能利用，氫能源電池中可以直接利用氫氣產(chǎn)生電能。其原理是氫氣進(jìn)入電池陽(yáng)極，在催化劑的作用下變成氫離子和電子，氫離子透過(guò)薄膜和氧氣通過(guò)催化結(jié)合生成水，電子則通過(guò)外部電路形成電流做功，最后返回陰極。
氫氣的利用形式多樣。在運(yùn)輸過(guò)程中，氫氣可以通過(guò)氣態(tài)、液體、液態(tài)等多種形式運(yùn)輸，并且在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生這么大的能量損耗。但是氫氣易燃易爆的問(wèn)題也必須重視。
最重要的是氫氣生產(chǎn)可以利用電解水反應(yīng)制取，而地球上的水可謂取之不竭。燃燒產(chǎn)物也可收集起來(lái)，重新電解利用。
作為二次能源，氫能更適合和他的老前輩——電能掰掰手腕。電能作為目前應(yīng)用最廣泛的二次能源，在電網(wǎng)設(shè)施完善的情況下，運(yùn)輸效率高，成本低。但電能是即時(shí)發(fā)電的，很難大量?jī)?chǔ)存，所以電廠24小時(shí)一直在不停生產(chǎn)電能。目前火力發(fā)電還是主流，但火力發(fā)電所用的化石能源即將被政策禁止。在禁止后，風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能都可以發(fā)電，但這些能源靠天吃飯，無(wú)法做到24小時(shí)穩(wěn)定供電，隨時(shí)調(diào)節(jié)。
不同于電能，氫能的大量?jī)?chǔ)存較為容易，一個(gè)高壓低溫的密閉容器即可實(shí)現(xiàn)液態(tài)儲(chǔ)存?？梢栽诋a(chǎn)能豐富的時(shí)候多生產(chǎn)、儲(chǔ)存，比如將白天的太陽(yáng)能、豐水季節(jié)的水能、多風(fēng)時(shí)期的風(fēng)能轉(zhuǎn)化成氫能儲(chǔ)存下來(lái)，擺脫電能無(wú)法儲(chǔ)存的困擾。
氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展意義重大。首先它能解決能源安全問(wèn)題，化石能源再生周期為百萬(wàn)年，按照目前的速度，迪拜土豪也經(jīng)不住這樣的消耗，很快便會(huì)枯竭。同時(shí)我國(guó)是能源進(jìn)口大國(guó)，石油進(jìn)口容易受外部影響。不論從全世界的角度、還是從我國(guó)的角度，能源安全問(wèn)題都不容忽視。氫能易轉(zhuǎn)化、易儲(chǔ)存，有成為未來(lái)能源的潛力，保障能源安全。
再者是氫能作為新的行業(yè)部門，能夠從研發(fā)階段到應(yīng)用階段，從生產(chǎn)端到運(yùn)輸端再到需求端養(yǎng)活一大批的相關(guān)從業(yè)者，產(chǎn)業(yè)鏈上下游的發(fā)展也會(huì)提供大批的就業(yè)崗位，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。
最重要的是氫能清潔、高效、無(wú)污染、易轉(zhuǎn)化、易儲(chǔ)存，仿佛集所有能源的優(yōu)點(diǎn)于一身，那它什么時(shí)候能夠投入使用，走進(jìn)我們的日常生活呢？
氫能真的毫無(wú)價(jià)值？
未來(lái)氫能有望取締電能？氫能源雖然前景廣闊，但目前仍處于商業(yè)化的前夜，這一夜持續(xù)多久誰(shuí)也說(shuō)不準(zhǔn)。
制約氫能普及的是氫能的生產(chǎn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)政策等多方面的問(wèn)題。
氫能源的供應(yīng)鏈有三個(gè)環(huán)節(jié)：氫制取、氫儲(chǔ)運(yùn)、氫加注。這三個(gè)環(huán)節(jié)成本都是較高的，有很大的技術(shù)優(yōu)化空間。
氫氣的生產(chǎn)有綠氫和灰氫之分?；覛涞纳a(chǎn)來(lái)自工業(yè)副產(chǎn)品，在丙烷脫氫、乙烷裂解、焦?fàn)t煤氣等工業(yè)反應(yīng)中都會(huì)產(chǎn)生氫氣。這些氫氣的成本較低，每立方米氫氣價(jià)格在兩元之內(nèi)。但也是由于氫能源產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，這些少量的工業(yè)副產(chǎn)品能夠滿足部分需求。待行業(yè)成熟，這一點(diǎn)氫氣就顯得捉襟見(jiàn)肘了。
綠氫即使用電解水的方式制取氫氣，一般可以直接電解和利用可再生能源電解。直接電解的氫氣成本為40元/kg，而可再生能源電解氫氣的成本為20元/kg，成本較高，暫時(shí)不具備批量生產(chǎn)的價(jià)值。
目前氫儲(chǔ)運(yùn)方面目前使用氣態(tài)高壓儲(chǔ)氫和集束管車運(yùn)輸，如今加氫站需求不高，無(wú)需大規(guī)模的對(duì)氫氣液化，并建設(shè)管道等輸送設(shè)施。但伴隨著氫能源的推廣，相應(yīng)的管道設(shè)施建設(shè)成本就無(wú)法回避了。
氫加注面臨的也是建設(shè)成本問(wèn)題。目前一座每天能夠加注氫氣500千克的固定式加氫站成本在700萬(wàn)-1200萬(wàn)之間，相當(dāng)于傳統(tǒng)加油站的3倍。再加上設(shè)備維護(hù)、人工等成本較高，終端氫氣的價(jià)格會(huì)在到站價(jià)格上增加14元/kg的運(yùn)營(yíng)成本。
從生產(chǎn)到運(yùn)輸再到加注，綜合下來(lái)氫能源的價(jià)格會(huì)在50元/kg左右，對(duì)比汽油約10元/kg的價(jià)格，氫能源的成本仍然較高，生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)有很大的優(yōu)化空間。
除了上游生產(chǎn)成本高昂，還有多個(gè)中下游領(lǐng)域的技術(shù)待突破，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)基本處于空白。氫能源汽車還沒(méi)有普及，其他應(yīng)用場(chǎng)景還未開(kāi)發(fā)。
同時(shí)，氫能標(biāo)準(zhǔn)體系和研究還不完善。包括氫泄漏、擴(kuò)散的處置方案，保證在氫氣逃逸的時(shí)候能安全處置；除此之外，儲(chǔ)存材料和氫的相容性驗(yàn)證，確保材料不會(huì)因與氫氣接觸產(chǎn)生性質(zhì)變化。整體來(lái)看，氫能的售后服務(wù)保障方面仍是空白，還沒(méi)有通用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范行業(yè)的運(yùn)行發(fā)展。
雖然各國(guó)都在加大氫能源的開(kāi)發(fā)，也處于探索階段，互相之間的借鑒不可避免。但走出行業(yè)的懵懂期后，各地區(qū)如何準(zhǔn)確挖掘當(dāng)?shù)氐馁Y源稟賦，因地制宜地推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也是對(duì)其治理能力的考驗(yàn)。
電動(dòng)汽車在補(bǔ)貼和政策的激勵(lì)下，得到快速發(fā)展，這也意味著同一時(shí)期的氫能源產(chǎn)業(yè)在補(bǔ)貼和政策會(huì)由于資源、財(cái)政的制約而減少。同時(shí)相關(guān)政策、補(bǔ)貼如何能準(zhǔn)確定位氫能產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，給予持續(xù)的政策激勵(lì)，從而使補(bǔ)貼的效用最大化，也是對(duì)各地能源部門的很大考驗(yàn)。
電能自1831年被發(fā)現(xiàn)，1870年提出當(dāng)作能源，1950年逐漸投入使用。21世紀(jì)后，電能走入千家萬(wàn)戶，電視、電腦、微波爐等各式家用電器也方便了人們的生活。經(jīng)歷了近兩百年，我們才把電能的潛力完全挖掘出來(lái)。在化石能源過(guò)度使用、溫室效應(yīng)逐漸增強(qiáng)的今天，氫能源作為新的能源形式，它的潛力無(wú)可置疑，但它的科研、工業(yè)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)布局、家庭應(yīng)用方面都有很長(zhǎng)的路需要走。
我們也需要多一些耐心，等待產(chǎn)業(yè)的成熟。說(shuō)不定在退休的時(shí)候，我們的大部分家用電器都變成了氫能源產(chǎn)品。