"氢能产业已成现实……跨越监管门槛才能真正开启氢经济"
全球首个"插入式加压方形"碱性电解槽商业化落地,备受关注
从绿氢制取到甲醇生产,再到马士基航运的商业化实证,全流程已经打通
"中韩两国在氢能产业上不是竞争对手,而是最佳互补伙伴。中国拥有大规模绿氢生产基础、庞大的示范市场和基础设施;韩国则拥有世界顶级的燃料电池应用技术和精密的基础设施运营经验。"
在"中韩氢能对话"活动开始前,韩国行业网站采访了清华大学杨福源教授(北京冬奥会氢能示范项目总负责人)。
他强调,以国际标准为基础,构建东北亚统一价值链,抢占全球氢能市场主流地位,这将为两国带来切实利益。
绿色能源正成为未来国家竞争力的核心支柱。在此背景下,突破氢能技术瓶颈的创新尝试也在全球市场备受瞩目。清华大学研究团队,在碱性电解核心材料等领域的关键技术突破,支撑了全球首个"插入(卡匣)式加压方形碱性电解槽"商业化落地,有力解决了传统碱性电解槽的结构性缺陷,引发能源业界高度关注。
这项技术并未止步于实验室成果。它已被引入金风科技(JinFeng Technology)的绿色甲醇生产线,实际供应给全球最大航运公司马士基(Maersk),完成了大规模商业闭环。
韩媒称,杨教授是"中韩氢能对话:扩大可再生能源与东北亚氢经济的未来"活动的中方首位发言人,也是中国氢能领域的顶级权威。他二十多年来一直研究燃料电池耐久性、PEM电解水系统和高压储氢移动技术。2022年北京冬奥会期间,他曾总指挥氢能移动示范项目,向全世界证明了氢能生态系统的可行性。近年来,清华团队又与海德氢能联合开发,并推动方形碱性电解槽商业化项目落地,成为推动氢经济落地的核心人物,备受瞩目。
以下是与杨教授的问答。
"风光间歇性难题,要靠电解水'绿氢'来破解"
"氢能不是未来,而是现实……跨越监管门槛才能真正开启氢经济"
"韩国燃料电池世界顶尖……但也要结合实际运行环境做立体分析"
问:请介绍一下中国团队研发的插入式加压方形碱性电解槽。
答:传统的加压型碱性电解槽大多采用圆筒结构,靠大型螺栓紧固。但设备一旦大型化,现场拆解和维护几乎无法进行,这是个致命缺陷。
为突破这一局限,中国团队基于第一性原理,从用户角度重新审视这个问题。最终开发出一种新方式:不用逐一拆卸螺栓,而是根据需要将卡匣式极板一片片插入、压紧即可。维护便利性因此大幅提升。
问:这项技术为何受到市场高度关注?它的商业意义是什么?
答:媒体正式报道后,全球能源企业的咨询接踵而至。尤其是在中国东北地区(如兴安盟等地),这项技术能稳定应对风电负荷的高波动性,直接制氢,同时结合秸秆等农业废弃物的生物质技术,完全不使用化石燃料,实现真正的绿色能源。
由此产生的绿氢,如今被用于金风科技的绿色甲醇生产,再供应给全球航运公司马士基。从生产到最终消费全链条打通——这是全球首次实证完整的绿氢商业生态。
问:将风电这类波动性较大的可再生能源直接用于制氢时,电解槽的耐久性或效率会不会受影响?
答:这正是我们这次技术开发的核心难题。风电出力会随风速大幅波动,如果电解槽反应跟不上,效率会急剧下降,系统安全性也会受影响。
中国团队开发的加压方形结构大幅提升了压力均匀性,负荷跟踪控制能力非常出色。实证结果显示,即使在出力剧烈变化的情况下,也能保持稳定的氢气纯度和耐久性。
问:您曾总指挥2022年北京冬奥会的氢能移动示范项目。借助大型国际活动做基础设施实证,带来了哪些启示?
答:大型活动是向公众直观展示新技术安全性和实用性的最强催化剂。当时在零下30度的严寒环境中,数百辆氢能大巴和车辆全程运行,没有发生一起安全事故。
这个过程带来了两大成果:一是彻底消除了公众对安全性的担忧(邻避效应);二是政府、地方政府和企业齐心协力,积极推动复杂的监管审批"瓶颈"顺利通过。可以说,大规模实证不仅是技术检验,更是打破监管壁垒、推动基础设施跃升的关键契机。
问:燃料电池耐久性是中韩两国实现FCEV商业化都必须克服的长期课题。作为研究耐久性二十多年的学者,您认为该如何缩小技术差距?
答:韩国企业的燃料电池和整车技术已经是世界顶尖水平。但燃料电池的寿命和耐久性,不只是催化剂或膜材料这类"材料"问题。还需要结合实际道路环境、温度、湿度,以及反复加减速等运行条件,做精密的数据分析。
材料进步必须与系统控制优化相结合,才能大幅提升耐久性。韩国汽车及零部件行业也应基于道路实时运行大数据,进一步优化控制算法。
问:据了解,清华团队最近正与丰田合作推进"氢罐更换式"项目。这个项目的意义和进展如何?
这个问题问得很好。目前氢能商用车或大巴给大容量储氢罐充氢,仍需要15到20分钟以上,而且建设高压加氢站的成本非常高。
清华团队目前与丰田等企业合作的氢罐更换项目,正是为解决这个问题——像更换电池一样,直接更换标准化氢气容器。这种方式一旦推广,能大幅降低加氢站建设成本,把充氢等待时间缩短到几分钟以内。对物流卡车或固定线路运营的大巴系统来说,经济效益尤其显著。目前我们正在推进技术安全性验证和规格标准化工作,未来技术成熟后,有望成为城市氢能出行的新方案。
问:韩国国内有观点认为,以乘用车FCEV为主的政策存在局限,应转向大型商用车和工业需求。中国的工业用氢现状如何?
答:中国最初也以公共交通为主推广氢能车,但现在正快速转向大型卡车、钢铁(氢基直接还原炼铁)、化工、高温工业等大容量需求领域。如果氢气价格不能降到一定水平以下,钢铁和化工行业的支付意愿就会不足。不过在绿色甲醇、绿氨等化工领域,价格已经接近商业化的临界点。
我认为韩国也需要"精准施策":筛选出真正必需用氢的关键领域,再由政府通过差价补贴的方式,弥补其中的增量成本。
问:为构建东北亚氢能生态系统,您认为中韩两国的科研机构和产业界,当前最优先要合作的课题是什么?
答:中韩两国在氢能产业上不是竞争对手,而是最佳互补伙伴。中国拥有大规模绿氢生产基础、庞大的示范市场和基础设施;韩国则拥有世界顶级的燃料电池应用技术和精密的基础设施运营经验。
两国应携手共同制定国际标准,包括氢气储运指南、电解槽耐久性评价标准、氢能汽车安全规范等。构建东北亚统一价值链,抢占全球氢能市场主流地位,将是两国最切实的共同利益所在。
