談到制氫，很多人自然而然會想到化工廠，再往深聊，或許會對氫燃料電池車侃侃而談，提到氫能上下游及產業(yè)鏈的建設規(guī)劃。然而，這些都是“遠觀”的制氫。

政府工作報告的藍圖上，氫能已著墨。忽如一夜春風來，氫燃料電池車駛入發(fā)展的快車道。一直被視為?；飞a和管制的氫，是實現(xiàn)氫能產業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的基石，而它的制取，很低調。

據報道統(tǒng)計，我國注冊從事或計劃涉足氫能業(yè)務的相關企業(yè)已經超過1000家。其中，制氫供氫類約200家。如何高效、低成本、安全、綠色制氫，是氫能行業(yè)永恒的追求之一。

中國氫能聯(lián)盟戰(zhàn)略指導委員會常務副主任、中國工程院院士干勇曾公開指出，氫能發(fā)展需要的是“兵馬未動糧草先行”。

近日，喜歡提問題的聯(lián)盟小氫采訪了中國氫能聯(lián)盟成員單位中幾位優(yōu)秀的“制氫代表”，他們的制氫技術有的處在國內甚至國際領先水平，有的具有很強的代表性。

制氫很重要，讓我們去探個究竟。

煤制氫老大 - 國家能源集團

眾所周知，我國擁有豐富的煤炭資源，大型清潔煤制氫，終將成為煤炭清潔高效利用以及低質煤開發(fā)利用的重要方向。煤制氫+CCS也被認為是我國未來中遠期的主要制氫技術路線。

國家能源集團把氫能作為低碳發(fā)展的重要方向，并合理高效地利用集團的煤炭資源及先進技術大力發(fā)展煤制氫，在處理先進產能冗余的同時，為我國氫能發(fā)展做出巨大貢獻。

目前，煤化工領域擁有年產超過400萬噸氫氣、供應4000萬輛燃料電池車的制氫能力，排名全球首位。其中神華鄂爾多斯煤直接液化工廠是世界最大的煤制氫工廠，每年生產18萬噸氫氣。

中國氫能聯(lián)盟理事長、國家能源集團前總經理凌文曾公開表示，“目前，煤炭消費占一次能源消費59%，而且未來相當長一段時間，煤炭還是我們能源供給的主力，所以不能盲目去煤、恨煤。煤本身沒有罪，如果我們把煤煙塵、硫、氮氧化物等問題解決，那煤就是清潔能源，目前二氧化碳的問題正在解決。”

關于凌文提到的二氧化碳問題，國家能源集團也積極發(fā)揮帶頭作用，已經成功示范30萬噸二氧化碳封存（CCS）技術，為低成本低碳煤制氫奠定技術基礎。并在煤制氫過程中的氣化技術、CO變換技術、變壓吸附技術以及氫能熱化學應用方面都居于世界先進水平。

除了煤制氫，國家能源集團在可再生能源制氫方面也有突出表現(xiàn)。前不久，由國家能源集團牽頭承擔的國家重點研發(fā)計劃“大規(guī)模風/光互補制氫關鍵技術研究及示范”項目正式獲得國家科學技術部高技術研究發(fā)展中心的立項批復，并進入啟動階段。

國家重點研發(fā)計劃“大規(guī)模風/光互補制氫關鍵技術研究及示范”項目正式獲批

據資料顯示，項目預期建成6MW/2MW以上風/光互補項目，建成1200Nm3/h電解水制氫站，建成35MPa/70MPa固定式加氫站、70MPa移動式加氫站以及風光氫多能綜合監(jiān)控中心。該項目成果將填補我國MW級大規(guī)模風光耦合制-儲-用氫系統(tǒng)運營示范工程空白，推進我國可再生能源與氫能源產業(yè)鏈健康發(fā)展。

此外，國家能源集團聯(lián)合中國氫能聯(lián)盟成員單位鋼研集團、同濟?學、中船重?、航天科技、有研集團以及發(fā)改委能源所發(fā)起的《氫能產業(yè)發(fā)展專題研究》課題中標國家能源局2019 年能源戰(zhàn)略規(guī)劃?作研究課題。

重磅|“氫”力發(fā)展，國家能源集團中標國家能源局氫能項目！

該課題是國家層面首次開展氫能定位專題研究，此次中標也意味著國家能源集團在氫能產業(yè)推動方面的努力獲得認可。

水電解制氫先鋒 - 中船重工

中國氫能聯(lián)盟專家委員會委員、中船重工七一八所所長李俊華曾表示，從船舶行業(yè)角度來看，本身就應該去把氫能作為重要的應用方向。運用技術的相通、相融性，中船重工技術可以拓展到其他領域，共同促進整個氫能產業(yè)的發(fā)展。對于七一八所而言，水電解制氫是一個純粹的融合的技術，發(fā)展氫能是順勢而為。

順勢而為的七一八所，目前在電解水制氫領域已建成中國最大的電解水制氫設備生產基地，并且在技術發(fā)展上扮演著先鋒角色。

據七一八所專業(yè)人員解釋，水電解制氫是通過電解的作用使水分解為氫氣和氧氣，具有產氫純度高、雜質種類少等特點，是一種廣泛應用的制氫方法。

在堿性水電解方面，中船重工形成了產氫量0.5～600Nm3/h的堿性水電解制氫設備產品體系。在國內率先開發(fā)了加壓型雙極壓濾式水電解制氫裝置，并實現(xiàn)裝置的全自動控制運行。此外，研制的撬裝式水電解制氫設備、車載式水電解制氫設備、600Nm3/h制氫裝置均處于國際領先水平。

在純水電解方面，中船重工研制生產的首臺民用2Nm3/h（國際上的較為成熟產品指標為2～10Nm3/h及20～50Nm3/h）的SPE電解水制氫設備順利通過出廠驗收，各項技術指標均達到設計和標準要求，成功交付客戶。

此外，中船重工還參與了國家863項目《風電耦合制/儲氫燃料電池發(fā)電柔性微網系統(tǒng)開發(fā)及示范》，對水電解制氫裝置電解槽控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化，以適應風電寬功率波動的特性，突破了風電制氫多項關鍵技術。目前，該項目已經開始示范運行。

在眾多電解水技術中，質子交換膜（PEM）電解水技術受到廣泛關注，目前商業(yè)化PEM制氫仍受成本等問題制約。在PEM強酸條件下工作時，大部分催化劑會不穩(wěn)定，目前，只有貴金屬銥（Ir）能在PEM酸性環(huán)境下穩(wěn)定工作，這極大限制了PEM電解水技術的大規(guī)模應用，同時運行中電的消耗過大。因此，開發(fā)能夠取代貴金屬的廉價、高效且穩(wěn)定的電解水催化劑，對發(fā)展大規(guī)模低成本PEM電解水制氫技術尤為關鍵。

質子交換膜制氫代表 - 華北電力大學

采用質子交換膜（PEM）電解水制氫以其高效、無污染、安全可靠和氫氣純度高等優(yōu)點受到廣泛關注。華北電力大學的研究團隊，從新型催化劑的制備以及質子交換膜改性等方面開展了基礎性研究工作，為相關技術進步提供支撐。

電解水過程中催化劑的過電位是影響整個過程電能消耗的重要因素，因此高效催化劑對制氫效率和成本至關重要。華北電力大學的研究人員采用脈沖電沉積法，在PtRu納米團簇上選擇性電沉積Ir，合成了一種新型的PtRuIr雙功能電催化劑，并對其進行電化學性能研究。發(fā)現(xiàn)其中Ir含量為10%時催化性能最佳，電壓1.5V時，析氧反應電流密度約240 mA cm-2。同時，對氧氣還原，在電壓0.5V時電流密度約為78 mA cm-2。盡管電化學性能低于目前商用催化劑的單一析氧和氧還原性能，但是該合成新型的PtRuIr催化劑具有雙效功能。

相關研究發(fā)表在國際權威學術期刊Energy Conversion and Management上，2018年入選ESI高被引論文。

在質子交換膜方面，華北電力大學通過對天然可獲得的成本低廉的埃洛石納米管進行改性處理，接枝上具有質子傳導能力的磺化基團并摻雜至聚合物基體中，發(fā)現(xiàn)低濕度下膜的質子傳導和保水性得到很大改善，同時甲醇滲透問題得到有效改善。

下一步，華北電力大學將繼續(xù)深入研究催化劑和質子交換膜，搭建實驗平臺并構建模擬仿真系統(tǒng)。期待他們的新成果，相信會為整個制氫行業(yè)提供領先技術經驗和先進技術產品。

光伏發(fā)電驅動電解水制氫代表 - 中科院大連化物所

中科院大連化物所與日本理化學研究所合作，研發(fā)出一種可在強酸條件下長壽命電催化分解水的廉價電催化劑，利用光伏發(fā)電驅動電解水（PV-E）制氫，是目前最有希望的大規(guī)模利用可再生能源的制氫技術。

研究人員基于前期的探索發(fā)現(xiàn)了γ型二氧化錳（γ-MnO2）在特殊電位窗口范圍內，可實現(xiàn)強酸條件下穩(wěn)定電催化水分解，并實現(xiàn)了8000多小時的長壽命工作。在此基礎上，研究人員還利用原位光譜電化學等方法，系統(tǒng)研究了這種催化劑在強酸性條件下電催化水分解反應的機理。

最后得出結論，γ-MnO2非貴金屬電催化劑可以實現(xiàn)在強酸條件下長壽命分解水，為發(fā)展廉價、穩(wěn)定、高效的分解水制氫催化劑開啟了新的思路。

氫能要糧草先行，需要制氫企業(yè)領跑。相信，未來還有更多值得期待的技術進步和研發(fā)成果，制氫商業(yè)化、市場化的發(fā)展腳步也會越來越快。