專題
環保科技 | 全球掀起氫能源革命
2021-12-30
現時全球仍是以石油、煤和天然氣等不可再生資源作為主流能源，但自1760年代第一次工業革命以來，人類對這類化石燃料的消耗日益增加，儲量卻持續減少，終有一天會用完，加上所帶來的環境污染已造成全球氣溫上升等生態問題，以上原因都加速推動各國更積極實現碳中和目標。近年中國、美國、日本、韓國、歐盟等尤其重視氫能源方面發展，國際氫能委員會發布的《氫能源未來發展趨勢調研報告》預期，2050年氫能源需求量將是目前的10倍，在全球所有能源消費的比重提高至18%，氫經濟的市場規模將達到2.5萬億美元，並可減少60億噸二氧化碳排放；以氫能為核心技術的燃料電池汽車更將佔據全球車輛的20%至25%，到時氫能將成為與汽油、柴油並列的終端能源體系消費主體。 優勢遠超汽油和鋰電池 在《巴黎協定》下，全球大部分國家都為減碳作出協定，逐步推出以電動車取代燃油車的方案，帶動電動車產量持續攀升。但實際上，以鋰電池主導的電動車並非完全是零排放，只是在使用階段屬於零排放，例如從上游原材料供應鏈環節中碳排放就佔到70%以上，因此以整個產業鏈來考量的話，電動車並不是零排放，反而使用燃料電池的氫能車（fuel-cell electric vehicle，FCEV）更能實現零排放。 相比起傳統燃油和鋰電池，氫氣具有低污染、高效能的特點，氫能車內置燃料電池，通過氫氣和氧氣產生的化學作用製造電流，推動車輛行駛，化學過程中產生的副產品只有水份，及後又可分解成氫再次回收利用，全生命周期不會產生碳排放，屬於零污染的清潔能源。 另一方面，氫氣的能量密度極高，最高可達到143MJ/Kg，是汽油的3.25倍，是鋰電池的130倍，意味著擁有比汽油和鋰電池更高的能量轉換效率。舉個例，燃油車加注1kg汽油約可行駛20km；電動車1kg電池單體儲存的電量只能行駛1至2km；但氫燃料電池車加注1kg氫氣，就可行駛100km，差別之大顯而易見，這亦帶來續航里程長的優勢。 《經濟學人》發表文章指出，行駛距離較短的私家車，未必能夠突顯氫能車的優勢；但行走距離較長的交通工具（例如貨車），使用氫能可減少停下補充燃料的次數，亦可降低興建補充燃料的設施數目，因此更適合長途運輸卡車、大巴、物流車等中重型車輛應用。加上有別於電動車動輒需要數小時充電的缺點，氫能車的加氫時間只需約5分鐘，應用上比柴油車和電動車都實用方便得多。 中國氫能政策加速落地 中國近年頻推減碳措施，2019年兩會期間，根據多方面意見最終將「推動加氫設施建設」增寫入2019年政府工作報告。在《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》中，首次提出將氫能納入能源體系管理，統籌推動氫能產業發展。在支持氫能技術發展上，《能源技術革命創新行動計劃（2016~2030年）》、《能源技術創新“十三五”規劃》等文件中，明確支持氫能及燃料電池關鍵技術裝備研發和示範應用。對燃料電池汽車的發展目標和支持政策較為明確。 2020 年正式發布的《新能源汽車產業發展規劃（2021~2035 年）》強調氫燃料電池汽車應用支撐技術突破，從提高氫燃料制儲運經濟性和推進加氫基礎設施建設入手，推動實現商業化應用。財政部、工業和信息化部、科技部、國家發展和改革委員會、國家能源局等五部門《關於開展燃料電池汽車示範應用的通知》以燃料電池車為切入點，採用「以獎代補」的方式，帶動氫能產業健康有序發展。 國家主席習近平繼2020年在聯合國大會提出2030年碳達峰、2060年碳中和的「雙碳」承諾後，今年9月再藉聯合國大會提出新承諾，將大力支持發展中國家能源綠色低碳發展，停止在海外建設燃煤發電項目，進一步減低國家對燃煤能源的倚賴。同年發布的《新時代的中國能源發展》白皮書中亦指出，要加速發展綠氫制取、儲運和應用等氫能產業鏈技術裝備，促進氫能燃料電池技術鏈、氫燃料電池汽車產業鏈發展。 由此可見，開發氫能先進技術和推動氫能產業化將是國家未來的方向，燃料電池技術是當前全球能源技術革命的一大契機，背負著深入推進能源供給和消費的重要革命。《中國氫能源及燃料電池產業白皮書2020》顯示，中國氫氣年產能約4,100萬噸，產量約3,342萬噸，為世界第一產氫國。中國氫能聯盟預計，2030年，中國對氫氣的需求將達到3,500萬噸，並在未來的能源體系中，佔據其中5%，到2050年後需求將達到6,000萬噸，佔比也將突破10%，產業鏈價值更是高達12萬億元人民幣。 [...]
