“截至目前，超过三分之一的央企制定了制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链布局，并实现了多项技术研发和示范应用。”在2021年上半年央企经济运行新闻发布会上，国务院国资委秘书长、新闻发言人彭华岗分享的数据引起了人们的关注。

显然，受能源需求增加、化石燃料大量消耗、二氧化碳排放总量快速增加等因素影响，氢能已成为未来能源转型的重要组成部分。

统计显示，当前全球氢能发展势头十分强劲。在占全球GDP约52%的27个国家中，有16个国家制定了氢能战略，其他国家也在制定中。

作为国家科技应用的先行者和经济发展的晴雨表，汽车工业自然成为氢能和燃料电池最广泛的试验场。

尤其是随着中国“力争2030年碳达峰、2060年碳中和”的目标，使氢能成为汽车行业最热门的话题之一，也让人们对氢能和碳中和产生了思考，燃料电池的发展充满期待。

然而，正如多年前萌芽的电动汽车一样，尚处于起步阶段的氢能源和燃料电池产业在技术、法规和公众意识等方面仍面临诸多挑战和困难。

不过，未知能源蓝海的存在，也充满了机遇。在国内，不少行业组织、企业学校、创业团队纷纷将目光投向氢能源和燃料电池领域，力争为这个新兴产业“添柴”。

氢也有《冰与火之歌》

长期以来，中国在新能源汽车领域大力推进电动化进程，实力领先世界。

数据显示，2020年中国汽车市场纯电动汽车保有量将超过400万辆，占新能源汽车保有量的81.32%。

然而，在纯电动汽车产销量快速增长的同时，其自身的隐忧也逐渐显现。“在现有技术下，由于车企过度追求高密度、长寿命的动力电池，引发了一些安全事故。在售后市场，动力电池也面临着严峻的回收形势，回收体系已经尚未建立。”汽车行业分析师刘志超说。

这种情况也为氢能和燃料电池的发展创造了机遇，国际氢能委员会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》显示，到2050年，对氢能的需求将是目前的10倍。预计到2030年，全球燃料电池乘用车年销量将达到1000万辆至1500万辆。

据同济大学汽车学院教授余卓平介绍，碳中和的目标已经形成全球共识，很多国家都设定了明确的时间点，氢能在交通领域的发展正在稳步推进，特别是在重卡等领域，燃料电池汽车将成为重要的技术路线。

“同时，各地出台的‘十四五’规划将氢能的发展摆在重要位置，虽然我国氢能产业的发展比欧美日韩晚，发展很快，特别是在产业链布局上，逐渐赶上西方国家。”余卓平直言。

尽管氢能和燃料电池发展前景广阔，但我国燃料电池汽车产业仍面临核心技术和关键零部件缺乏、企业创新能力不足、加氢设施建设难等突出问题。

“例如碳纸、空压机、氢气循环泵、储氢系统瓶口阀门等关键制氢材料和零部件，中国目前仍依赖进口。”同济大学新能源汽车工程中心副主任、燃料电池复合电源研究所所长张存满直言。

此外，由于储运过程中极易发生泄漏，安全性和经济性是氢气储运过程中不可忽视的问题。目前国内企业采用的储运技术为高压储氢技术，存在压力风险和充填风险。

“因此，要加快研发重量轻、耐压、储氢密度高、安全性高的新型储罐，完善化学储氢技术中的相关储氢机理，提高各种储氢效率、储氢技术。”张存满建议说。

“通常，人们倾向于片面地将‘新能源汽车’等同于‘电动汽车’。”刘志超说，“其实，我国的新能源汽车技术路线应该是多元化的，比如高效内燃机和混合动力、清洁替代燃料、纯电驱动、氢燃料电池等，发展的关键是开发一条符合国情、真正高效、低碳、环保、经济的技术路线。”

中科院院士丁仲礼曾表示，推进“碳中和”进程，要在能源结构、能源消耗、人为固碳三端“发力”。他建议，国家有关部门在确定路线图时，要留出“百家争鸣”的时期，不要急于“收口”或大力推进。

其中，以甲醇为主要成分的制氢和燃料电池生产路线被众多行业专家学者认为是我国氢能和燃料电池发展的又一突破。

“甲醇来源广泛，生产的主要原料是煤、焦炉煤气和天然气，甚至可以收集二氧化碳再生甲醇，实现资源循环利用。我国能源结构的特点是'油荒、气荒、煤富'，巨大的煤炭储量完全可以保证甲醇的收购，高硫煤占我国开采煤炭的40%以上，”刘志超说。

因此，利用可再生能源制氢，结合二氧化碳生产车用绿色甲醇，是汽车行业实现“双碳”目标最有效的途径之一。

“寻找一种不依赖加氢站的燃料电池技术”

氢能是一种来源广泛、绿色清洁、灵活高效、应用场景丰富的二次能源，它被称为未来能源架构的核心。

燃料电池是一种高效的氢电转化反应装置，转化效率高，真正做到绿色环保，但与此同时，加氢的安全性和氢气的使用一直是业界关注的话题，加氢站的任何爆炸都将不可避免地引发行业对氢安全的担忧。

近年来，瑞典和美国的加氢站爆炸事故接连发生，让人们意识到氢气的威力和动能，正因为如此，氢基础设施的安全技术门槛和建设要求不断推高，即使国产化设备快速发展，一座45MPa加氢站的投资成本仍将超过1500-2000万（不包括土地成本）。

面对如此高昂的投资成本和漫长的投资回报期，虽然部分地方政府提供了相应的财政建设补贴，但部分对氢能感兴趣的投资者仍望而却步，这无疑制约了氢能和燃料电池的普及推广。

有没有不依赖加氢站的燃料电池技术？对于这个问题，常州创氢能源科技有限公司创始人李磊博士和联合创始人兼总经理刘逦从创业之初就一直在思考。

“最终，我们决定不使用高纯度氢气作为燃料，而是选择更方便、易得的液态碳氢类液态溶液，而甲醇是首选。”李磊说，“甲醇来源丰富多样，可以来自传统化工，也可以来自可再生能源，同时，甲醇是一种非常理想的储氢载体，1L甲醇可以与水反应得到143g氢气，现有的储氢技术要么压缩，要么冷凝，即使冷凝成液态氢（72g/L），也远低于甲醇制氢。”

同时，甲醇的高稳定性和安全性也是我们的核心关注点。“甲醇和乙醇的性能非常相似，现在很多火锅店都使用‘酒精块’，以乙醇为原料，这堪比使用55%的甲醇水溶液作为燃料的安全性。” 刘逦补充道。

此外，甲醇重整制氢的反应温度约为200-300摄氏度，与其他燃料重整制氢路线相比，反应速度更快，反应更温和。通过高温质子交换膜燃料电池技术的有效结合，创氢能源成功实现了氢能“即制即用”，无需分离纯化，粗氢直接进入高温电堆，化学能直接转化为电能。

更重要的是，甲醇在常温常压下为液体，有利于储存和运输。在未来的市场推广过程中，无需建设加氢站，只需对现有加油站进行简单改造升级，即可将其变成汽、柴油、甲醇水溶液的联合加注站。

2012年，工信部先后在山西、陕西、上海、甘肃、贵州等5省10市组织开展甲醇汽车试点推广工作，2019年，工信部提出《八部门关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》，明确提及甲醇增程式电动汽车和甲醇燃料电池汽车产品，同时，各国和地区推动甲醇生产、储存、运输、加注等产业链的不断健全和完善。

“据了解，新建一个甲醇加注站的成本约为100万元至300万元（不含土地成本），而将一个加气站改造成甲醇加注站的成本较低，约为50万元至80万元/座。” 刘逦表示，“与安全技术门槛高、投入成本高的加氢站相比，甲醇加注站更具可行性和普及性。”

“目前，低温质子交换膜燃料电池技术在工业上得到广泛应用，燃料必须是高纯度氢气，CO等杂质含量要求极低，甚至低于5-10ppm。”李磊表示，“我们创氢公司是不二之选，专注于高温质子交换膜燃料电池关键技术的持续研发和国产化，最大的优势是抗毒化能力强，耐CO可达10000- 20000 ppm，因此可以实现在线制氢技术的耦合匹配。”

“近年来，国内很多企业都在探索高温质子交换膜燃料电池技术，但由于关键技术——高温质子交换膜燃料电池电堆和系统集成控制，他们更多地关注联合国外企如“Serenergy等公司，公司及其技术产品都面向应用端推广，这也是高温甲醇重整燃料电池有一定市场知名度但市场份额不足的根本原因。” 刘逦回忆道。

这种合作让国内企业无法接触到真正的核心技术，直到李磊团队等“研发力量”的出现，“技术一边倒”的局面才逐渐被打破。

据李磊回忆，早在2003年留学欧洲时，他就关注高温质子交换膜燃料电池技术，对其高温质子等核心关键材料进行深入研究和执着探索，并带着相关科研成果回国继续学习。

“回国后，我们在关键技术研发过程中遇到了很多阶段性问题，比如关键材料、堆叠组装、系统集成测试等。但是，我们很幸运有一批研发团队合作伙伴一个共同的愿景和英国拉夫堡大学的全力技术支持下，这些困难正在逐渐被一一克服。”李磊得意地说道。

谈到这些看似轻描淡写的挑战和困难，李磊笑着说：“我们很幸运。”事实上，正是有了恒心和毅力，创氢核心团队才能打破技术垄断，掌握核心技术。

据刘逦介绍，常州创氢能源科技有限公司掌握了包括高温质子交换膜电池组、高温甲醇重整燃料电池系统集成等多项核心关键技术，成为国内领先的氢能技术企业之一。

“我司自主研发制造的5kW高温甲醇重整燃料电池发电模块，6月正式上市进行市场推广，多家感兴趣的客户已经对接。同时，创氢能有幸中标常州第十五批龙城英才企业确认。在此，非常感谢当地政府对我们团队和项目的充分认可。” 刘逦说。

根据创氢能源的市场细分方案，以甲醇为载体的氢燃料电池技术不仅有望在汽车领域得到应用和推广，在造船、工程机械和农业设备等领域也有很大的发展空间。

“氢能和燃料电池的未来发展前景不容置疑，国家和地方政府的利好政策也让我们充满了热情。” 刘逦说：“现在国内发展氛围很好，集群和规模正在逐步形成，两者都将帮助整个氢能和燃料电池行业进入‘快车道’。”

“氢的产业链很长，和锂电池行业一样，有着不同的应用场景和差异化的优秀技术路线，主流包括质子交换膜燃料电池（也分为高温和低温路线）、固体氧化物燃料电池和其他做法，我们正在继续努力。” 刘逦说，无论是“从0到1”还是“从1到10”，都需要在长期的科研工作中循序渐进。

李磊和刘逦都认为，随着氢能和燃料电池技术的发展，未来氢能将逐步推动我国能源消费结构从传统化石燃料向低碳燃料转变，展望未来10年甚至20年，中国有望进入氢能社会，这将对能源系统、国民经济、个人和社会生活产生巨大影响。