作者 | 中國科學院院士、世界科學院院士唐叔賢

當前，全球能源轉(zhuǎn)型進程持續(xù)深化，氫能作為實現(xiàn)“雙碳”目標的核心能源載體，其戰(zhàn)略價值已形成廣泛共識。隨著制氫技術(shù)創(chuàng)新、碳捕集技術(shù)突破及多元示范項目落地，氫能產(chǎn)業(yè)正從技術(shù)驗證邁向商業(yè)推廣階段，氫能規(guī)?；瘧?yīng)用的實現(xiàn)值得期待。

綠氫成本控制 氫能可持續(xù)發(fā)展的核心前提

綠氫要替代灰氫，成本是關(guān)鍵。當前我國綠氫平均成本約為21元/千克，遠高于灰氫價格，但技術(shù)創(chuàng)新正快速縮小這一差距。在制氫技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域，核心瓶頸逐步攻克，自動化制氫指揮系統(tǒng)整合項目現(xiàn)場十年的風速數(shù)據(jù)（每10分鐘采樣一次）、日照數(shù)據(jù)（每小時采樣一次），并結(jié)合未來3小時高精度氣象預報，優(yōu)化風光儲系統(tǒng)與電解槽配置。

核心設(shè)備與材料實現(xiàn)突破，碳化硅（SiC）技術(shù)的應(yīng)用讓制氫電源效率和動態(tài)響應(yīng)速度顯著提升，8英寸車軌級碳化硅單晶制備技術(shù)的開發(fā)，將進一步推動SiC制氫電源成本的下降，助力規(guī)?；瘧?yīng)用。電解槽的“多能互補”模式優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)—將堿性（ALK）電解槽與陰離子交換膜（AEM）電解槽組合，既實現(xiàn)綠電利用率最大化，又能進一步降低系統(tǒng)成本。這些技術(shù)已在華電達茂期100萬千瓦風光制氫項目中得到驗證，為綠氫規(guī)模化降本提供了實踐范例。

顛覆性碳捕集技術(shù) 實現(xiàn)快速、低能耗CO?捕集

PCS-OH帶電吸附劑技術(shù)，創(chuàng)新性地將帶電離子引入碳捕材料設(shè)計，首次實現(xiàn)雙電層理論從液相到固相的突破，破解了傳統(tǒng)CCUS成本高、能耗大的難題。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該技術(shù)成本降低60%-70%，80℃的低溫脫附工藝可直接利用工廠廢熱，既適用于工業(yè)煙氣捕集，也能實現(xiàn)直接空氣捕集，吸附劑采用椰子殼等環(huán)保原料，退役后還可作為土壤肥料，制備步驟少，適合批量生產(chǎn)。

當前電廠碳捕集與周邊油田CO?驅(qū)油結(jié)合的市場需求迫切，CCUS驅(qū)油項目可大幅提升油田采收率，實現(xiàn)“碳減排+資源增效”的雙贏目標。PCS-OH帶電吸附劑技術(shù)的突破將CO2捕集成本從傳統(tǒng)的400元/噸降至140元/噸，同比降本65%以上；按100萬噸/年CO?產(chǎn)量測算，CCUS驅(qū)油項目的CO2捕集成本僅為160元/噸。

優(yōu)質(zhì)先行項目 明確氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑

技術(shù)創(chuàng)新與成本下探，最終需要通過項目落地轉(zhuǎn)化為實際價值。當前，SAF（可持續(xù)航空燃料）、純氫管道、天然氣摻氫等示范項目已陸續(xù)啟動，為氫能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化推廣提供了清晰路徑。

綠色航油(SAF）需求旺盛，是未來綠氫消納的重要領(lǐng)域之一。當前國內(nèi)對SAF摻混比例的政策要求逐步提高，預計2027年，航油中SAF摻混比列將達到5%，對應(yīng)的綠氫需求將達到61萬噸。傳統(tǒng)SAF合成路線（如利用地溝油、木質(zhì)纖維素）受原料限制，難以滿足大規(guī)模需求，電轉(zhuǎn)液（PtL/eSAF）路線通過“空中取碳、煙氣捕碳+水中取氫”的技術(shù)路徑，具備可擴展性與環(huán)保性雙重優(yōu)勢。按10萬噸/年SAF產(chǎn)能規(guī)模測算，“煙氣捕集碳+綠氫”路線的平準化成本低于7000元/噸，“空氣中捕集碳+綠氫”路線的平準化成本約為8800元/噸，遠低于當前1.3-2萬元/噸的市場售價，商業(yè)價值顯著。

在氫能儲運領(lǐng)域，氫能長距離運輸是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸，純氫管道是降低運輸成本的最佳方法。華電與港蒙聯(lián)合建設(shè)的190公里純氫管道示范項目，年輸氫量達20萬噸，已實現(xiàn)上游達茂旗制氫端與下游用氫端的高效連接，完善區(qū)域氫能供應(yīng)鏈，為全國性純氫管網(wǎng)建設(shè)提供了“技術(shù)模板”。

天然氣摻氫項目的突破為綠氫消納開辟了新場景。我國通過天然氣摻氫比例5%，預計每年可消納75萬噸綠氫，碳減排可達1000萬噸。同時，氫氣的加入還能提升天然氣的燃燒效率，在家庭廚房等狹小空間內(nèi)更易完全燃燒，避免燃氣浪費。包頭市達茂旗實施的工業(yè)天然氣摻燒綠氫示范項目，實現(xiàn)了工業(yè)天然氣與綠氫20%的最高摻燒比例，為我國工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用綠氫提供了示范。

自動化制氫系統(tǒng)的智能調(diào)控技術(shù)、碳化硅技術(shù)的效率提升、ALK與AEM電解槽的協(xié)同應(yīng)用、純氫管道的互聯(lián)互通、顛覆性碳捕集技術(shù)的成本突破，已構(gòu)成推動氫能全面發(fā)展的核心技術(shù)矩陣。隨著這些技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用，綠氫成本將持續(xù)下探，全面氫能時代的到來將進一步加速。