氫，元素周期表中的第一個元素，有時也指氫原子、氫分子和氫氣。它的故事，可以追溯到138億年前，那時宇宙剛剛誕生。氫原子由一個質子和一個電子組成。氫氣以氫分子（H2）的形式存在，氫分子則由成堆的氫原子結合在一起組成。
被譽為“科幻小說之父”“科學時代的預言家”的法國作家儒勒·凡爾納（Jules Verne）在他的“海洋三部曲”之一的《神秘島》中，預言“水有一天會被用作燃料”“構成水的氫和氧，單獨或一起使用，都將提供取之不盡的熱能和光能，煤炭根本無法與其相提并論”。
今年是這部小說出版130周年，凡爾納的那些關于清潔能源的幻想早已在唐山這個新晉“萬億（GDP）城市”成為現實，后者已成為12個國家氫能示范城市之一。
價格，依然是制約發(fā)展的因素
氫的工業(yè)應用已經有上百年歷史，在化工合成、石油煉化等工業(yè)領域已形成成熟應用體系，但在很長一段時間里，因為制取成本要比傳統(tǒng)化石燃料高很多，氫能的應用和發(fā)展受到很大的限制。隨著全球能源轉型加速，氫能憑借零碳排、高能量密度等特性，正從傳統(tǒng)工業(yè)原料向戰(zhàn)略能源轉型。
擁有全球首套焦爐氣制乙醇裝置的中溶科技坐落于唐山市遷安經濟開發(fā)區(qū)西部片區(qū)內，周邊千萬噸級的鋼鐵廠鱗次櫛比，燕山鋼鐵、九江線材、首鋼遷鋼、鑫達鋼鐵的廠房林立，煙囪高聳。
“依托臨港交通網絡與產業(yè)集群效應，我們打造了一個‘非糧乙醇—工業(yè)副產氫—氫能應用’的循環(huán)經濟模式?！敝腥芸萍级麻L代淑梅在接受第一財經采訪時稱，該公司430畝的廠區(qū)里建有目前國內最大的氫能生產線，日產量達到了20噸，擁有8項發(fā)明專利。
代淑梅介紹稱，在精密的在線色譜儀進行實時檢測下，他們的燃料氫純度達99.999%以上，其中關鍵雜質一氧化碳含量＜0.2ppm、硫化物＜0.004ppm（百萬分率），嚴于國標50%以上，這種“超純凈氫”可有效避免質子交換膜催化中毒，保障氫能車10萬公里級的穩(wěn)定運行，“唐山具有全國范圍內特有的‘鋼廠至港口百公里’的運輸場景，氫能重卡能在單次加氫的情況下，實現500公里續(xù)航，運營成本不高于柴油車?！?/p>
同步投產的遷安焦化尾氣制氫項目投資額達1.17億元，年產燃料電池氫7200噸，可滿足700~800輛重卡日需，為京津冀氫能城市群提供核心保障。代淑梅稱，他們滿足了唐山市 70%~80%的氫能需求，還積極與上下游企業(yè)合作，目前燕山鋼鐵建有3個加氫站，包括兩噸和三噸規(guī)模的，其他鋼廠建有撬裝式半噸加氫站，可靈活布置在廠區(qū)內，滿足鋼廠內部氫能車的加注需求，形成“制—儲—運—加”閉環(huán)網絡。
經測算，當氫氣售價每公斤不高于30元時，氫能重卡的運營成本便能與柴油車相當。在采訪過程中，幾乎所有行業(yè)參與方都指出，隨著制取氫氣的可再生能源成本迅速降低，大量廉價氫氣將投入使用，運輸成本也會逐步走低。如此一來，氫能不僅會成為眾多行業(yè)成本最低的脫碳方式，價格也將低于傳統(tǒng)能源。
氫能和鋰電將形成互補
燃料電池最初由德國科學家克里斯蒂安·舍恩拜因（Christian Schonbein）和英國科學家威廉姆·格羅夫（William Grove）發(fā)明。但是早期的燃料電池并不實用，主要是因為在使用過程中，電池的溫度和壓力都過高，很容易壞掉。英國科學家弗朗西斯·托馬斯·培根（Francis T.Bacon）在1932年制造了第一個實用的燃料電池。培根改進和發(fā)明了一種更加堅固耐用的組件，能夠應對高溫和高壓，這就是今天堿性燃料電池的雛形。
可以預見，隨著氫能與燃料電池技術成熟、產量規(guī)模提升、綠氫價格下降以及基礎設施的完善，燃料電池汽車有望具備整體競爭力，與鋰動力電池汽車將長期共存發(fā)展。
隨著光伏制氫成本突破20元/公斤的臨界點，代淑梅認為，氫能與鋰電將形成互補格局，在低溫工況、重載運輸等場景展現獨特優(yōu)勢。“雖然目前氫能源面臨諸多挑戰(zhàn)，但隨著技術的不斷進步，這些問題都有望得到解決。例如，在氫能源的制取方面，隨著光伏、風電技術的發(fā)展，綠氫的成本有望進一步降低；在運輸和儲存方面，新的材料和技術也在不斷研發(fā)，未來有望實現更高效、更安全的運輸和儲存方式；隨著規(guī)模化的應用，氫能源車會持續(xù)降低生產成本?！痹摴居媱澣陜葘淠墚a能提升至3萬噸/年。對于氫的來源，代淑梅認為，我國不同地區(qū)資源稟賦差異大，氫能源發(fā)展戰(zhàn)略更需“因地制宜”。
越來越多的國家關注到氫能帶來的重大機遇，并采用政策推動，盡快實現氫能的應用。我國是全球制氫大國，僅2022年，全國氫氣年產量已超3500萬噸，氫能供給潛力巨大。去年11月，中國首部《能源法》正式通過，氫能被納入能源管理體系?！赌茉捶ā诽岢?，國家積極有序推進氫能開發(fā)利用，促進氫能產業(yè)高質量發(fā)展。
免費授權技術：“工業(yè)血液”迎來春天
酒，一種古老的人造飲品，中國是世界上最早掌握其釀造技術的國家之一。人類對其主要成分乙醇（C2H5OH）的認知，有著一個循序漸進的過程。200年前，即1825年，英國化學家邁克爾·法拉第（Michael Faraday）率先通過合成方法制得乙醇。自那以后，乙醇的工業(yè)化生產開始興起，并逐漸贏得了“工業(yè)血液”的稱號。
在全球能源的激烈博弈態(tài)勢下，美國借助玉米乙醇，巴西依靠甘蔗乙醇，均已成功打造出年產量超6000萬噸的燃料乙醇體系。然而，鑒于我國人均耕地資源嚴重匱乏的現實國情，傳統(tǒng)的糧食乙醇發(fā)展路線并不適配。在此背景下，實現非糧乙醇路線的規(guī)模化生產，已然上升為影響國家糧食安全保障、能源自主戰(zhàn)略推進以及化工產業(yè)鏈韌性鞏固的關鍵課題。
“除了用于醫(yī)療消毒、糧食酒精、合成橡膠、農藥、洗滌劑等等之外，真正展現其戰(zhàn)略價值的，當屬作為汽油改良劑的燃料乙醇?！贝缑贩Q，這種含氧量達35%的可再生燃料，既能提升油品燃燒效率，又可替代10%的汽油，被國際公認為清潔能源轉型的重要選項。
事實上，乙醇汽油并不是一種新型化學產物，而是燃料乙醇和傳統(tǒng)汽油的混合物，現如今國內對乙醇汽油采取的國家標準是汽油和燃料乙醇以9∶1比例調和而成的混合物。乙醇汽油燃燒時因為乙醇的含氧量比較豐富，有助于燃料的充分燃燒，還能替代對地下水有嚴重污染的抗爆劑甲基叔丁基醚（MTBE），所以排放的尾氣會比純汽油來得更環(huán)保。
目前中國乙醇汽油尚未全面推開，市場缺口巨大，至少還差2000萬噸產能。這場關乎國家能源命脈的技術突圍，正在重塑全球生物能源競爭格局。
“焦爐氣原本大多用于發(fā)電，甚至直接放散燒掉，但我們利用自有技術將其轉化為乙醇，全球首套焦爐氣制乙醇裝置自2017年開始投產以來，運行平穩(wěn)，年產為10萬噸?！贝缑方榻B稱，在乙醇生產方面，該企業(yè)是華北地區(qū)最大的乙醇及醋酸酯生產企業(yè)，在非糧乙醇領域具有很大的份額。
中溶科技計劃在國內加快推廣，將采用和合作伙伴共同投資、共擔風險、工藝包免費授權，以成本價提供催化劑的合作共贏模式，將煤制純凈乙醇加速推進到化工、農化、新能源、醫(yī)藥中間體等生產鏈，降低全產業(yè)鏈成本。
“與中糧集團有比較大的不同，我們從 2009年開始非糧乙醇的研發(fā)，攻克了如醋酸加氫的腐蝕性等技術難題，走了一條從利用鋼鐵工業(yè)尾氣生產乙醇和煤基乙醇的新路徑。相比傳統(tǒng)糧食發(fā)酵乙醇成本降低25%~35%，在市場競爭中優(yōu)勢明顯，以此解決工業(yè)‘與人爭糧’的問題?！贝缑贩Q。
——轉自《第一財經》