如今電動車還未完全普及？各個大國都開始布局氫燃料電池，氫燃料汽車還有多久會普及？我們還需要買電動車嗎？
礦產(chǎn)緊缺加劇新能源危機，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，目前因為新能源汽車的發(fā)展，新能源汽車動力電池的原材料供應(yīng)出現(xiàn)問題，價格出現(xiàn)了大幅增長。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，特斯拉純電動卡車Semi將將在今年交付，但暫時無法大規(guī)模生產(chǎn)，其原因是電池供應(yīng)問題。馬斯克表示，特斯拉的電池供應(yīng)短缺問題要延續(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LG化學(xué)商討，計劃聯(lián)合在大漂亮建設(shè)第二家電池工廠的項目。除了外國車企缺電池，中國車企也面對此類問題。
蔚來、小鵬都公布了自己電池緊缺的問題，為了獲得電池，中國造車新勢力紛紛前往寧德時代門口蹲點，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產(chǎn)品，各國也在加快布局，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意識的大漂亮。
大漂亮早在1990年便開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6400萬美元的資金，用以提升氫能源行業(yè)的規(guī)模，支持了18個相關(guān)項目。后續(xù)的五年內(nèi)，大漂亮也計劃投入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劃》、《2030氣候和能源框架》、《2050低碳經(jīng)濟戰(zhàn)略》等一系列和氫能有關(guān)的布局藍圖。歐盟委員會還成立了“歐洲清潔氫聯(lián)盟”，由氫能行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者、民間機構(gòu)、國家和地區(qū)能源部門的官員、歐洲投資銀行等共同發(fā)起。這個組成陣容可謂是豪華，也體現(xiàn)了歐盟對推進氫能源的重視，為滿足歐盟各國未來對氫能源的需求做準備。
而在2018年，韓國將氫能產(chǎn)業(yè)列為三大投資方向。2019年，韓國各國制定了擴大氫能基礎(chǔ)設(shè)施、未來汽車發(fā)展戰(zhàn)略、氫能安全戰(zhàn)略等六大政策激勵汽車產(chǎn)商開發(fā)并銷售氫能燃料電池汽車。
近兩年，國內(nèi)對于氫能源也逐漸重視起來。2019年3月，氫能源首次《寫入各國工作報告》，列入了我國最大的年度工作計劃。2020年4月，國家能源局發(fā)布《中華人民共和國能源法》，氫能正式被列入能源范疇。
各國在發(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，帶動當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。
截至2020年6月，超過30個地級市和縣級各國提出了氫能專項規(guī)劃。廣東、江蘇、北京、上海等地都推出了相應(yīng)的推廣補貼政策。各國從產(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計劃，配套各類氫能補貼等扶持政策。那么氫能源有什么特殊的優(yōu)勢？為何被各國如此重視？
氫能源是一種二次能源，需要利用其他能源制取。與之對應(yīng)的是煤、石油、天然氣這種可以直接開采利用的能源。同樣的，電能也是二次能源，通過火力、水力或者太陽能等形式發(fā)電后，通過電網(wǎng)傳遞到千家萬戶被人們利用。
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)量會減少，這又進一步降低了整體負荷，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。這也說明了氫能具有能量密度高、動力足等特點。
同時，氫能既可以在熱力發(fā)動機中直接燃燒利用，也可以通過氫燃料電池轉(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。其原理是氫氣進入電池陽極，在催化劑的作用下變成氫離子和電子，氫離子透過薄膜和氧氣通過催化結(jié)合生成水，電子則通過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。在運輸過程中，氫氣可以通過氣態(tài)、液體、液態(tài)等多種形式運輸，并且在轉(zhuǎn)運過程中不會產(chǎn)生這么大的能量損耗。但是氫氣易燃易爆的問題也必須重視。
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，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，運輸效率高，成本低。但電能是即時發(fā)電的，很難大量儲存，所以電廠24小時一直在不停生產(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、太陽能都可以發(fā)電，但這些能源靠天吃飯，無法做到24小時穩(wěn)定供電，隨時調(diào)節(jié)。
不同于電能，氫能的大量儲存較為容易，一個高壓低溫的密閉容器即可實現(xiàn)液態(tài)儲存?？梢栽诋a(chǎn)能豐富的時候多生產(chǎn)、儲存，比如將白天的太陽能、豐水季節(jié)的水能、多風(fēng)時期的風(fēng)能轉(zhuǎn)化成氫能儲存下來，擺脫電能無法儲存的困擾。
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題，化石能源再生周期為百萬年，按照目前的速度，迪拜土豪也經(jīng)不住這樣的消耗，很快便會枯竭。同時我國是能源進口大國，石油進口容易受外部影響。不論從全世界的角度、還是從我國的角度，能源安全問題都不容忽視。氫能易轉(zhuǎn)化、易儲存，有成為未來能源的潛力，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)展也會提供大批的就業(yè)崗位，帶動經(jīng)濟增長。
最重要的是氫能清潔、高效、無污染、易轉(zhuǎn)化、易儲存，仿佛集所有能源的優(yōu)點于一身，那它什么時候能夠投入使用，走進我們的日常生活呢？
氫能真的毫無價值？
未來氫能有望取締電能？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)多久誰也說不準。
制約氫能普及的是氫能的生產(chǎn)、行業(yè)標準、相關(guān)政策等多方面的問題。
氫能源的供應(yīng)鏈有三個環(huán)節(jié)：氫制取、氫儲運、氫加注。這三個環(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)來自工業(yè)副產(chǎn)品，在丙烷脫氫、乙烷裂解、焦爐煤氣等工業(yè)反應(yīng)中都會產(chǎn)生氫氣。這些氫氣的成本較低，每立方米氫氣價格在兩元之內(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，這一點氫氣就顯得捉襟見肘了。
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，暫時不具備批量生產(chǎn)的價值。
目前氫儲運方面目前使用氣態(tài)高壓儲氫和集束管車運輸，如今加氫站需求不高，無需大規(guī)模的對氫氣液化，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)成本就無法回避了。
氫加注面臨的也是建設(shè)成本問題。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700萬-1200萬之間，相當于傳統(tǒng)加油站的3倍。再加上設(shè)備維護、人工等成本較高，終端氫氣的價格會在到站價格上增加14元/kg的運營成本。
從生產(chǎn)到運輸再到加注，綜合下來氫能源的價格會在50元/kg左右，對比汽油約10元/kg的價格，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。氫能源汽車還沒有普及，其他應(yīng)用場景還未開發(fā)。
同時，氫能標準體系和研究還不完善。包括氫泄漏、擴散的處置方案，保證在氫氣逃逸的時候能安全處置；除此之外，儲存材料和氫的相容性驗證，確保材料不會因與氫氣接觸產(chǎn)生性質(zhì)變化。整體來看，氫能的售后服務(wù)保障方面仍是空白，還沒有通用的標準規(guī)范行業(yè)的運行發(fā)展。
雖然各國都在加大氫能源的開發(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)如何準確挖掘當?shù)氐馁Y源稟賦，因地制宜地推動氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也是對其治理能力的考驗。
電動汽車在補貼和政策的激勵下，得到快速發(fā)展，這也意味著同一時期的氫能源產(chǎn)業(yè)在補貼和政策會由于資源、財政的制約而減少。同時相關(guān)政策、補貼如何能準確定位氫能產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，給予持續(xù)的政策激勵，從而使補貼的效用最大化，也是對各地能源部門的很大考驗。
電能自1831年被發(fā)現(xiàn)，1870年提出當作能源，1950年逐漸投入使用。21世紀后，電能走入千家萬戶，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。在化石能源過度使用、溫室效應(yīng)逐漸增強的今天，氫能源作為新的能源形式，它的潛力無可置疑，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。說不定在退休的時候，我們的大部分家用電器都變成了氫能源產(chǎn)品。