氢：零排放运输的关键驱动力？

迪拜，阿联酋 2 九月 2019

作为未来的可持续汽车燃料，氢是否有望取得突破?

长期以来，氢一直被宣传为终极清洁能源燃料，却从未完全实现人们的期望。然而，一家领先的全球能源组织专家表示，这一切都即将改变。

“气候变化带来的巨大挑战，以及风能和太阳能产业的崛起，正在给氢能源发展带来新的发展势头，并吸引汽车行业以外的政企兴趣。”国际能源署 (International Energy Agency, IEA)[1] 执行董事法蒂赫·比罗尔 (Fatih Birol) 表示。该机构在日本长野县轻井泽町举行的 G20 会议上发布了其《氢之未来》（Future of Hydrogen）报告。

比罗尔同时兼任世界经济论坛 (World Economic Forum) 能源咨询小组的主席。他认为，新技术和新技术的发展意味着，在未来几十年，氢有可能彻底改变人们的出行方式。

他强调了清洁汽车在弥合当今和未来零排放之间的差距方面必须发挥的重要作用，并指出氢的储存能力，“得克萨斯州的一处大型氢储存设施可储存的电能大约是世界上最大锂离子电池组的 1000 倍”，这意味着它可能是开启重大进步的关键组成部分。

虽然电气化是个人交通未来的重要组成部分，但比罗尔先生认为氢的潜力与传统主要工业领域端口的自然倾向相结合，为开发驱动一切（从卡车和船舶到炼油厂、化工厂和钢厂）的新方式提供了机会。

如果他的愿景成为现实，当今的重污染工业将被一举改变。温室气体和有害排放物将会消失，取而代之的是只产生水的能源过程，而水本身可以用来生产更多的能源。

所有这些都可以由“宇宙中最丰富的元素”提供动力。正如比罗尔先生所言：“有谁不喜欢这种能源！”

不可避免的是，实现过程仍需克服巨大的挑战。不仅仅在金融方面。比罗尔先生表示：“各国政府将在决定氢的成败方面发挥关键作用。根据国际能源署的分析，目前在建的 200 多个项目中，多数仍严重依赖政府直接融资。但明智的政策应该是鼓励私营部门确保清洁氢的长期供应，并鼓励投资者支持最优秀的企业。”

最重要的是,他表示“世界不应该错过这个前所未有的机会，让氢成为我们可持续能源未来的重要组成部分”。随着越来越多的国家实施旨在直接支持和鼓励氢技术投资的政策，比罗尔可能会如愿以偿[2]。

氢燃料电池汽车之所以能成为目前广泛采用的电动汽车的一个有吸引力的替代品，其中有几个令人信服的原因。首先，氢动力汽车的行驶范围约为 700km 至 800km，而最佳性能的电动汽车中只能达到 300km 至 400km[3]。燃料电池汽车也可以像汽油汽车一样以同样的速度补充燃料，远比电动汽车的充电过程要快得多。氢是一种完全清洁的能源，通过利用可再生能源产生的多余电力来分解水并生产燃料电池汽车所需的氢[4]。

清洁氢的发展将克服目前制约氢发展的一些挑战。传统上，生产氢并非一个清洁过程。天然气是目前氢生产的主要来源，其燃料成本占氢生产总成本的 45%-75%[5]。从化石燃料生产氢也意味着，随着对氢需求的飙升（自 1975 年以来增长了两倍），传统氢生产中产生的二氧化碳排放量也在增加。目前，每年由生产氢导致的二氧化碳排放量约为 8.3 亿吨，大致相当于英国和印度尼西亚二氧化碳排放总量的总和[6]。

但好消息是，随着可再生能源成本的下降，利用可再生能源生产氢变得越来越可行，从而将排放控制在最低水平。在最近的《氢之未来》报告中，国际能源署预测，由于可再生能源成本的下降和氢产量的增加，到 2030 年，从可再生能源生产氢的成本可能下降 30%。

“随着可再生电力成本的下降，尤其是太阳能光伏发电和风能发电成本的下降，人们对电解氢的兴趣越来越大，近年来已开发多个示范项目。随着太阳能光伏发电和风能发电成本的下降，在可再生资源条件良好的地方建造电解池可能成为氢的低成本供应选择。[7]”

氢的时代是否已经来临？

尽管氢在过去曾被誉为“未来能源”，但不止比罗尔先生一人认为这次事情可能会有所不同。

“只要政府、公司和其他员工抓住这些目前的机会，在全球能源系统中，就还有一个新的可靠途径来清洁、经济和广泛地使用氢，”IEA 报告表示[8]。

在中国，确保该国现在的电动汽车销售占全球销量一半归功于一个人[9]，他正推动着以氢燃料电池汽车为基础的新汽车革命。曾担任中国科技部部长的前奥迪高管万钢表示，一项与中国用于支持电动汽车增长的战略类似的国家补贴战略，可能会产生重大影响。

“我们应该考虑建立一个氢能源社会，”万钢在《南华早报》最近一篇文章中提到。“我们需要进一步向燃料电池方向迈进。”

他在近期的彭博新闻社采访中继续了这种思路：

如果氢燃料电池汽车的普及和可得性急剧上升，那么对于中国的公共汽车部门来说这可能是特别好的消息。在满油箱状态下，氢汽车目前可以比电动车辆多行驶 150% 的距离（500 公里与 200 公里）[10]。万钢强调，在中国长途巴士的数量是城市公交车数量的五倍。

一份 Mitsui 报告甚至建议采取一种绿色环保的方法来获取必要的氢，从而掀起运输革命。“在中国，风能和太阳能产生的大量过剩电力被浪费了。如果所有此类电力都被转换为氢，那么可能满足约两百万辆私人轿车的氢燃料充电需求[11]。”

建立基础设施

如果这些愿景有机会实现的话，那么需要基础设施的长足发展。目前估计建立一座氢站的成本为 378 万美元到 473 万美元[12]，但是在氢站建设和运营的规定（包括任其无人操作并允许使用低成本的氢压缩机设备）方面减少成本的措施正在构思中，旨在将成本减半[4]。

就氢燃料基础设施而言，中国仍然微不足道，在辽阔的疆域中只有 12 座燃料补给站[13]。然而，它的隔海邻国日本是氢燃料电池汽车的世界领导者。其目标是到 2025 年[14]拥有 200000 辆氢燃料汽车在路上运行，到 2030 年[15]增至 800000 辆。这些汽车将得到全国 200 个加氢站的支持，这些加氢站将于 2020 年底开放并投入运营，而 2020 年东京奥运会被视为“将数百万辆氢车辆投入国家道路[16]”的竞赛的起点。在更远的未来，它的目标是到 2025 年[17]320 座加氢站投入运营，到 2030 年[18] 900 座加氢站投入运营。

日本强大的汽车制造商也正为氢燃料基础设施的发展做出贡献，11 家日本公司（包括丰田、日产和本田）推出了一家名为 Japan H2 Mobility 的合资企业，在全国范围内开发氢燃料站。

日本首相安倍晋三说：“我们政府的目标是在 2050 年之前将氢的生产成本降低至少 90%，使其比天然气更便宜。”

除日本外，世界上几乎一半的在用燃料电池汽车都在加利福尼亚州[19]。美国各州目前拥有 34 座加氢站，为超过 4200 辆燃料电池汽车提供服务[20]。加利福尼亚州能源委员会承诺，作为 2018-2019 年投资计划更新的一部分，其将投入 9200 万美元资助 40 多座加氢站的建立[21]。对于加利福尼亚州那些与燃料电池汽车发展密切相关的人来说，这是一个受欢迎的发展。

California Fuel Cell Partnership 的立法外联和通讯官 Keith Malone 说道：“最大的问题是基础设施的建设，因为到目前为止我们已经证明，如果你可以建立加氢站，汽车制造商就可以卖出汽车[23]。”

随着现代、尼古拉和 Abdul Latif Jameel 长期的合作伙伴丰田汽车公司都正在开发氢动力汽车[24]，梅赛德斯-奔驰已经凭借其 GLC 燃料电池[25]进入欧洲市场，以及德国汽车制造商宝马公司[26]即将通过其 X5 车型进入氢燃料电池市场，显而易见，氢处于突破性进展边缘的这一想法背后有很大的可信度。

长期以来，丰田一直认为氢燃料电池技术可以为各种车型提供可持续的零排放解决方案，并且预见到 2020 年后燃料电池电动汽车的全球销量将大幅增长。[27]根据这些预期，它计划在 2020 年[28]后每年生产超过 30000 辆燃料电池电动汽车——相较于 2018 年的每年 3000 辆大幅增加。

考虑到这些观点，在沙特阿拉伯，沙特阿美公司与 Air Products 公司最近在达兰科技谷科技园合作建立了该国第一个氢燃料电池加油站。

用于该站试验阶段的氢燃料汽车来自 Abdul Latif Jameel Motors 和丰田汽车公司提供的丰田 Mirai 燃料电池汽车。

丰田已经在氢能源方面投资了 20 多年。它于 2014 年推出 Mirai，作为其首款量产氢燃料电池汽车。Mirai 是零排放车辆，使用压缩氢，仅排放水。燃料电池将来自空气的氧与来自燃料箱的氢结合而产生电力，从而给汽车提供动力。

Abdul Latif Jameel 公司的 Raad Al Saady 说道：“与丰田的激动人心的合作通过引入氢动力运输车，延续了长期参与的建设沙特阿拉伯的可持续能源未来。氢主要由石油或天然气产生，它是一种清洁的可持续燃料。同样是 5 分钟的加油站燃料补给，与电动汽车相比，它能让车辆行驶得更远。”