從綠電到綠氫，氫能如何成為“橋梁”？記者實探氫器時代

每經(jīng)記者 程雅    每經(jīng)編輯 張海妮    

隨著全球?qū)η鍧嵞茉春涂沙掷m(xù)發(fā)展理念的日益重視，氫能迎來高速發(fā)展階段。中國氫能聯(lián)盟預(yù)測，到2025年，中國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達1萬億元，2026年至2035年產(chǎn)值將達到5萬億元。

近日，《每日經(jīng)濟新聞》記者實地探訪了上海電氣子公司上海氫器時代科技有限公司（以下簡稱氫器時代），了解當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況、成本問題及下游拓展情況等。

技術(shù)研發(fā)、智能化制造、多功能測試平臺、綠氫制儲用一體化示范項目，全產(chǎn)業(yè)鏈智能化發(fā)展為氫能制造帶來高效、綠色、多功能的產(chǎn)研發(fā)展路徑。

氫器時代總工程師吳亮表示，新質(zhì)生產(chǎn)力需要以創(chuàng)新為主導(dǎo)，與傳統(tǒng)的生產(chǎn)力有著明顯差異。今年以來，氫能的發(fā)展迎來了大利好。年初，政府工作報告首次明確提及“氫能”，將氫能視作培育新興產(chǎn)業(yè)的重要方向。11月，《中華人民共和國能源法》正式通過，氫能被納入能源管理體系。

“氫能本身是典型的新質(zhì)生產(chǎn)力的代表，涉及新材料的研發(fā)、新結(jié)構(gòu)、新設(shè)計，本身也是一種新的能源方式。”吳亮稱。

氫器時代 圖片來源：每經(jīng)記者 程雅 攝

綠氫替代灰氫處于應(yīng)用示范階段

步入上海鍋爐廠“零碳未來”裝備試驗及示范中心，“零碳未來”的標語映入眼簾。在氫器時代的現(xiàn)代化車間內(nèi)，一條條機械臂在明亮的燈光下持續(xù)而高效地運作著，每一個動作都精確無誤，展現(xiàn)出工業(yè)自動化的高效。四周的墻壁上，巨大的顯示屏實時更新著生產(chǎn)數(shù)據(jù)和監(jiān)控畫面，顯示著每一條生產(chǎn)線的運行狀態(tài)。

工人們穿著統(tǒng)一的工作服，戴著安全帽和護目鏡，在控制臺前監(jiān)控機械臂的工作，必要時通過觸摸屏輸入指令，調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)。整個車間幾乎不需要人工干預(yù)，只有偶爾的維護和檢查工作需要工人親自操作。

據(jù)介紹，此前極框、氣體擴散層、電極、墊片等材料的組合需要人工手動搬取完成，但目前，通過機械臂就能實現(xiàn)自動抓取和定位。不僅定位更加精準，能夠減小誤差，效率也得到了很大提升，垂直度、偏移度還支持在線檢測。

吳亮介紹，原本工人們主要從事體力勞動，通過機械臂代替人工后，體力勞動就變成了監(jiān)督化的流程。這種自動化工作過程不僅提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，還極大地減少了人為錯誤，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和可靠性。

氫能的能量密度高、儲存方式簡單，是大規(guī)模、長周期儲能的理想選擇，為可再生能源規(guī)?；{提供了解決方案，隨著氫能利用技術(shù)逐漸成熟，氫能-熱能-電能將實現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)化、耦合發(fā)展。

“制、儲、加、用。”通常氫能產(chǎn)業(yè)鏈被分為這四個環(huán)節(jié)。吳亮介紹，氫能不屬于一次能源，更多的是在風(fēng)電、光伏等綠電消耗不掉時，作為一種長時、有效的儲能。與傳統(tǒng)能源相比，氫能具有綠色低碳的特性。目前下游一些重碳的行業(yè)，如化工、水泥、交通、鋼鐵等行業(yè)，也都會用到氫，但之前都是使用灰氫，碳排放量非常高?，F(xiàn)在，行業(yè)使用綠氫替代灰氫，進行深度脫碳。不過，由于成本問題，目前替代率還不高，仍處于應(yīng)用示范階段。

正在高效運轉(zhuǎn)的機械臂 圖片來源：每經(jīng)記者 程雅 攝

多環(huán)節(jié)測試 有效提升產(chǎn)品一致性、安全性

氫器時代的氫能研發(fā)中心是氫能各項技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)、測試的主要平臺，其中包括電解水技術(shù)研發(fā)中心、核心零部件研發(fā)中心、先進膜材料研發(fā)中心、電解槽綜合測試及認證中心。

測試實驗室內(nèi)，多臺精密機器設(shè)備正同步、高效地運作著，對單電池的性能進行細致測試。電解水的核心設(shè)備是電解槽，導(dǎo)管的陽極正在輸出電解后的氧氣，而陰極則在持續(xù)不斷地產(chǎn)生氫氣。這一過程不僅展示了電解水制氫的基本原理，也是對設(shè)備性能的一次全面檢驗。

在這些忙碌的機器邊，顯示屏上的數(shù)據(jù)不斷刷新，儀器正實時監(jiān)控并記錄著氫氣的純度、電流和電壓的穩(wěn)定性等關(guān)鍵參數(shù)。這些數(shù)據(jù)對于評估電解過程的效率至關(guān)重要，通過對這些數(shù)據(jù)的精確控制和分析，研究人員能夠及時調(diào)整參數(shù)，優(yōu)化電解效率，提高氫氣產(chǎn)量。研發(fā)完成后，單電池將經(jīng)受數(shù)千小時的連續(xù)運行測試，確保其在長期運行中的性能穩(wěn)定性和可靠性。

到了中試平臺，實驗室產(chǎn)品經(jīng)過放大，將面臨更加復(fù)雜和多變的工況和檢測。最終，產(chǎn)品將在全尺寸平臺上接受最后的測試，確保其在實際應(yīng)用中的可靠性和耐用性。這一多環(huán)節(jié)檢測流程不僅確保了產(chǎn)品的可靠性，而且通過在不同階段的優(yōu)化和調(diào)整，有效節(jié)約了成本，提高了研發(fā)到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化效率。

“綠電先變成綠氫，綠氫再給下游進行利用，它（指氫能）是一個很好的橋梁。”吳亮表示。 

運行中的單電池測試平臺 圖片來源：每經(jīng)記者 程雅 攝

成本高昂問題難以回避

目前制氫也面臨一些難題。吳亮表示，從技術(shù)角度而言，由于氫氣有多種不同的制備路徑，在很多環(huán)節(jié)上，尤其是在大規(guī)模技術(shù)應(yīng)用的成熟度上還有待進一步提高。

此外，成本高昂是氫氣制備及銷售過程中難以回避的問題。吳亮介紹，氣態(tài)的氫相對穩(wěn)定性不足，儲存和運輸成本都高?；覛渑c綠氫的價格差異，也往往會導(dǎo)致下游在進行選擇時產(chǎn)生猶豫。而在交通領(lǐng)域，氫能的使用受限環(huán)節(jié)更多，需要建設(shè)完備龐大、廣闊的運輸和儲氫網(wǎng)格，因此目前在實際應(yīng)用上，更多的是在廣袤地區(qū)點對點的重卡運輸。

目前，行業(yè)主要從兩個方向進一步降低成本。吳亮介紹：一方面，可以從制造環(huán)節(jié)進一步壓縮成本；另一方面，需要國家提供更多政策上的支持，例如碳稅。從經(jīng)濟型角度考慮，綠氫能轉(zhuǎn)化成下游高附加值的綠色化工品，例如甲醇、綠氨等。

目前，公司在氫氣制備上有哪些具體的創(chuàng)新和實踐？吳亮表示，從技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新上，制氫過程中的核心零部件，如膜、催化劑、電極等決定了產(chǎn)品的性能及成本。因此，氫器時代通過自主研發(fā)，掌握了核心技術(shù)，提高了生產(chǎn)的性能。同時，膜、催化劑等基本都能實現(xiàn)國產(chǎn)自主研發(fā)。不過，部分材料在持久性和穩(wěn)定性上仍有差距，還需要時間去積累。

封面圖片來源：每經(jīng)記者 程雅 攝