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10月27日，由中国科学技术协会主办，以“氢能发展与多领域应用”为主题的2023企业创新大家谈新能源（氢能）专场在东方锅炉成都基地2号楼六楼报告厅举办。活动围绕地方产业园区重点产业，以龙头企业需求为向导，聚焦企业科技创新需求，通过举办项目对接交流和研讨等活动，推动技术需求有效解决和项目成果在产业园区转化落地。
活动中，中国科学院院士西安交通大学能源与动力工程学院教授陶文铨带来了“双碳战略与氢能产业”主题报告。
以下为报告全文。
尊敬的林书记，邹院士，陈院士，各位老师，各位代表，大家下午好！
很感谢中国科协和中关村氢能联盟与东方电气给我这样一个机会，跟大家分享我们团队在氢燃料方面研究的一些工作体会。
首先看第一个，温室效应和燃料电池的排放。我们知道温室效应，跟太阳的辐射波动有关系，在常温下大概10微米左右，太阳辐射常数是一平方有1370那么多照到地球外表面，当太阳照到玻璃房里能够把波长3MM以上全部透进去，有部分反射了。过去200多年燃烧煤等化石燃料产生大量二氧化碳，相当于在地球上层有辐射特性的气体层，使地球造成温室效应。控制地球温升要控制二氧化碳的排放。如果风电每度产6-7克二氧化碳，光热电27克二氧化碳，我们煤电效率取为中间数35%，再看看国家的标准，所以全部燃烧碳是多少呢，是29400kJ，1度电是多少呢？是3600kJ，所以每烧1公斤得到2.86kWh，所以每一度电相当于0.87公斤二氧化碳。所以做一个科普可以这么说，1公斤化石燃料就有1公斤的二氧化碳排放，这数字更好记。
这张图我上次也放过，到2000年地球温度是多少，到2022年是多少。我们国家碳排放怎么样呢？2019的数据，我估计现在也差不多，50%左右是燃煤电厂发的二氧化碳排放，习近平在两次国际会议上明确向世界表示，我们的碳达峰碳中和目标，其他国家在2050年实现碳中和的打算。有许多政策，构建以新能源为主的新型电力系统，大力发展可再生能源，大力发展储能与节能技术等很多，我们把电全部接到电网，有很多的手段，接下来主要讲氢的事情。
我们知道氢能第一是制氢，包括绿氢和蓝氢，第二部分是要储运，第三部分是用。用，我们以前最早燃料电池是交通，现在配到数据中心，用氢储能大规模场景储能，下面就这方面说一下我们做的一些工作。
经过20多年的努力我们国家氢能产业体系基本上建成了，我们知道1839年英国人提出来，1993年第一辆零排放燃料电池公交车，我们团队从2003年开始做这工作，到现在20年。亿华通2004年成立的，经过20年的努力氢能产业基本上建成。当时规模以上的有300多家企业，这是2021年的数据。
首先看制氢，它可以煤制氢，天然气制氢、水电解制氢等，制氢过程中本身产生二氧化碳，煤制氢国家说不大力发展。我们看电介质制氢，氧气跟氢气，分别在阴阳两级析出。现在碱性跟酸性两种，碱性比较长寿，容易腐蚀，酸性就相当于短过程，它是电热度密度比较高，气体纯度高。比较一下的话，电解槽碱性无贵金属催化剂，成本低，制氢密度比较低。PEM电解水仍然需要贵金属，成本高。
储氢我们知道有固态，有液态，还有气压储氢，还有有机液储氢，另外它里面氢能不是很纯。
我们下面说燃料电池，（PPT）氢气跟氧气，最后又可以产生水。阳就是氧化，阴就是产生水，我们过去也做了些工作，不重复，特别要注意扩散层。我们来看一下氧气或者空气跟外界融合的水。燃料电池的宏观特性，活化损失、欧母损失和浓差损失。建立了数值仿真模型（PPT）。
这是早期跟上汽合作的，活化面积均超300平方厘米，研究了流场板气体。这里有一点经验可以分享，流畅板做的时候为了降低流动阻力这都是圆角，圆角采用了直角流动简化来代替，这迭代的时间次数跟网格的成正比的。有什么影响呢？做了对比，这是压降的对比，有一定影响，但不是很大，不同的中间温度分布两种情况都差不多，我们这时候完全可以替代，大大节省工作量。
第二个为了获得极化曲线可以用典型的单元代替全场仿真。多孔层中水分传输，我们曾经提出来通道附近开很多小孔，有利于水分的排除，我们发现有家企业就用了这个方法。燃料传输，燃料电池过程中发生热量，一个是熵热，一个是不可逆热，一个是焦耳热，还有相变潜热，为保证电池工作的最佳温度，这些热量必须及时排除。而且是怎么把它常规利用起来，中间的冷却很重要。最后我们改装成这样（PPT），这大大改善。还有电荷产生与传输，做了三个孔，一个前面大后面小，另外一个前面小后面大，还有是前输后密能够使得Pt载量下降26%，而电流密度球上升20%。这具体怎么实现很难，我们正在做这方面的努力。
还有电堆中力的传输。我们做这样的仿真，扩散后它的变化我们做了详细的分析，比如说原来没有受压，这是平的，这一受力就突出出来了，这各种特性都有影响，所以构建了模型。这样做的目的是为了把这种雏形往更高的方向移，使电源更高，输出力更大。美国与日本都提出了他们的长期目标，我们也正在朝这方面努力。
还有用氢在交通方面，2015-2022年燃料电池汽车产销情况非常好，2022年到了四五千辆，而且几乎产出就卖掉。其中重卡和专用车为主，乘车比较小，这是去年的分布情况。
特别要强调东方电气，东方电气很早就推进了客车的示范，现在已经百辆燃料电池车在运行。而且到2020年9月，安批投放的运营超450万公里，首批投放的10辆车运营里程均达到12万公里，百公里氢耗低于4公斤。
这是我们国家目前氢燃料电池有关的情况，背景完全正确，陕重的氢卡销量全国第一。我们知道储氢也有很多方式，机械的，电磁的，热质储能的，热质储能是最重要的一种方式。根据美国能源部储能网站2019年的统计，全世界储能95%的储能是抽水储能。储能有两个重要指标，一个是时间，一个是容量，这样看大规模超过100兆瓦小时，长时间算两小时以上。首先看大时间和大幅度，电池有锂电池，所以氢是最好的一种办法。我们可以比一下压缩空气储能，世界上第一座压缩空气储能电站是1978年头晕的德国Huntorf电站（PPT），我们搞了几年做出来是60兆瓦。这河北张家口效率是70%，湖北应城市也有效率70%左右。水力储能电站原理很简单，知道这里有效力就提高位能。问题要上下两个水库，而且容量要几千立方米，我们东气在浙江建的长龙山（PPT）。比较一下压缩空气储能时间小于10小时，几百兆瓦，而且漏气不能大于这个，效率不能小于70%。水利储能1-2小时，可以实现几千兆瓦，效率80%。氢储能可以说容量无限，时间无限，但地点要求不严格，效率差一点，差不多50%。我们国家最大的氢储能新疆今年投运的，东气有个它做加氢站，但也可以做储氢，储氢比较高效，这样大的容器就作为储氢的容器，长时间的储氢。
下面讲一下电池驱动数据中心的机柜，2020年我国数据中心用电量占全社会的2.7%，2025年预计达到4.1%，提出来能不能把氢燃料送进去。前几天跟CDCC分享关于氢能利用。
（VCR）
下面讲氢的安全性。因为氢在空气中的爆炸极限，很多人关心爆炸的事情。其次可能性是有，但没有想象中那么严重，氢气在空气中很容易浮升。而且不像锂电池，温度升不上去，这么多保证我们的安全性。同时可以看到世界有氢能产业以来公开爆炸只有2例，而燃料电池有很多起，这方面安全性可以保障。这网上有个图，这是燃料电池车，这是氢能车，把它打车，30秒以后氢往上走了，这燃料电池车烧起来了。
最后说一下感悟和小结。当时我去西昌劝说建加氢站，特地引了克强总理当年参观日本的一张照片，第二年写进克强总理的政府工作报告，我们认为是氢能元年。2022年德国跟西南交通成功研制氢燃料列车，今年又报道德国一家在飞机上也用了，所以可以说氢是全交通覆盖。关于用飞机，我自己从澳大利亚回来的留学生，正在跟美国合作研究氢燃料的飞机。
当今世界正经历百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革同我国经济高质量发展要求形成历史性交汇，新型能源结构的建设是其中重要内容。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球实现双碳、能源转型发展的重要载体之一。以燃料电池为代表的氢能开发利用技术取得重大突破，为实现零排放的能源利用提供重要解决方案。（PPT）
谢谢各位！
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