探究氫能源對(duì)鋰電池行業(yè)發(fā)展的推動(dòng)

馮碩

（河南醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，河南 鄭州450000）

在新時(shí)期背景下，國(guó)家對(duì)于新能源的研發(fā)和應(yīng)用十分重視，氫能源作為一種清潔能源，受到了國(guó)家的高度關(guān)注。但氫能源應(yīng)用存在難度高，成本高的缺陷，這些問(wèn)題的存在制約了氫能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但將其與鋰電池相融合，則可以促進(jìn)二者實(shí)現(xiàn)共同的發(fā)展。具體表現(xiàn)為在新能源汽車(chē)中內(nèi)置氫燃料電池和鋰電池，形成混合能源結(jié)構(gòu)，從而達(dá)成預(yù)期的目的。

1 氫能源產(chǎn)業(yè)鏈與鋰電池技術(shù)研發(fā)間的關(guān)系

氫能源產(chǎn)業(yè)鏈由多個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，涵蓋了氫氣制造、運(yùn)輸和應(yīng)用的全過(guò)程，其中鋰電池就屬于重要的一環(huán)。具體表現(xiàn)在以下方面：

1.1 氫氣制備：氫氣制備的方式有許多中，現(xiàn)階段應(yīng)用范圍較廣的制備方法包括化工原料制氫、電解水制氫、氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫、以及生物和化學(xué)制氫等方法。氫氣存儲(chǔ)和運(yùn)輸方式，與天然氣大致相同，分別為氣態(tài)、固態(tài)和液態(tài)等存儲(chǔ)方法，而運(yùn)輸方式則以管道運(yùn)輸為主[1]。

1.2 鋰電池的類(lèi)型和應(yīng)用：通過(guò)查閱資料得知，目前混合能源汽車(chē)應(yīng)用的電池包括兩種，一種是動(dòng)力鋰電池；另一種為燃料電池。其中前者制作所需零部件和材料較多，但技術(shù)較為成熟，故應(yīng)用較為普遍。而后者的應(yīng)用范圍和方式較為狹窄，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的普及。

1.3 氫能源產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀：就實(shí)際情況來(lái)看，我國(guó)制氫行業(yè)整體上呈現(xiàn)出上升發(fā)展的態(tài)勢(shì)，但優(yōu)勢(shì)主要集中于上級(jí)產(chǎn)業(yè)鏈，據(jù)了解得知，自2010 年后，我國(guó)制氫量常年位于世界前列，在制氫方面，擁有其他國(guó)家所不具備的優(yōu)勢(shì)。

但值得注意的是，我國(guó)氫能源制備方式較為傳統(tǒng)，主要以礦產(chǎn)資源制氫和堿性電解水制氫為主，但是這種制氫方式，不僅會(huì)耗費(fèi)大量的資源，還容易破壞環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)l(fā)安全事故。而國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，更重視新能源制氫技術(shù)的發(fā)展，而我國(guó)新能源制氫尚處在起步階段。氫運(yùn)輸方面也同樣如此，國(guó)內(nèi)外各具特色，總體而言，氫能源商業(yè)化發(fā)展還有很長(zhǎng)的一段路要走。

1.4 加氫站數(shù)量：據(jù)了解得知，截止到2018 年，世界上加氫站數(shù)量最多的國(guó)家是日本，總數(shù)量接近100 座；緊隨其后的國(guó)家是美國(guó)和德國(guó)，但兩國(guó)與日本間的差距卻十分顯著，共有加氫站102 座。統(tǒng)計(jì)資料表明，世界各國(guó)擁有的加氫站總量為380座，上述三國(guó)加氫站數(shù)量就占據(jù)了50%以上，由此可見(jiàn)，發(fā)達(dá)國(guó)家在氫能研發(fā)領(lǐng)域，尚處于領(lǐng)先地位，且這種地位在未來(lái)幾十年內(nèi)很難被動(dòng)搖。與之相比，國(guó)內(nèi)加氫站數(shù)量較少，僅為23 座，但依然位居世界前列。

2 清潔能源開(kāi)發(fā)和利用的優(yōu)勢(shì)

雖然氫能源屬于清潔能源的一種，且受到了世界各國(guó)的關(guān)注，但是其尚不具備商業(yè)化的條件，其原因主要包括以下幾方面：

2.1 應(yīng)用便捷度不足，導(dǎo)致氫能源汽車(chē)在特殊條件下無(wú)法適用，存在十分嚴(yán)重的使用缺陷。具體表現(xiàn)為加氫站數(shù)量不足，全世界加氫站的數(shù)量?jī)H為300 余座，且集中于幾個(gè)國(guó)家，由此可見(jiàn)，加氫站的普及和發(fā)展情況并不樂(lè)觀，致使與之相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展受阻，這對(duì)于氫能源商業(yè)化發(fā)展而言，造成了極為不利的影響。

2.2 氫能源性價(jià)比過(guò)低，雖然與石油、煤炭等傳統(tǒng)能源相比，氫能源屬于一種清潔能源，但其制備、存儲(chǔ)和運(yùn)輸所耗費(fèi)的成本較高，故性價(jià)比偏低，尚無(wú)有效的方法對(duì)氫能源應(yīng)用成本進(jìn)行控制。尤其是在分布式條件下，氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展面臨著挑戰(zhàn)，其中氫氣無(wú)法實(shí)現(xiàn)普及應(yīng)用就是重要的影響因素?？刂茪錃獬杀?，應(yīng)成為相關(guān)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)研究的問(wèn)題。

2.3 氫能源產(chǎn)業(yè)想要突破影響因素的限制，需要國(guó)家給予其政策上扶持。就實(shí)際情況來(lái)看，我國(guó)政府對(duì)氫能源行業(yè)發(fā)展十分支持，在制定行業(yè)發(fā)展規(guī)劃的同時(shí)，并在《政府工作報(bào)告》中對(duì)其發(fā)展提出了建設(shè)性的意見(jiàn)。要求政府部門(mén)做好加氫站的建設(shè)，為氫能源行業(yè)的發(fā)展，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在國(guó)家的大力扶持下，氫能源行業(yè)的呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)，逐步掌握關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氫能源池機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)。在產(chǎn)業(yè)鏈配置上，我國(guó)相關(guān)行業(yè)建立了關(guān)鍵零部件的研發(fā)體系，包括供氫系統(tǒng)、變換器、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)等等。

國(guó)家能源集團(tuán)于2019 年召開(kāi)了會(huì)議，并與國(guó)內(nèi)多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)達(dá)成了合作，并頒布了《中國(guó)氫能源及燃燒電池白皮書(shū)》，明確了我國(guó)氫能源和鋰電池未來(lái)發(fā)展的目標(biāo)。

通過(guò)查閱資料可知，氫能會(huì)在未來(lái)成為我國(guó)能源體系的重要部分，其應(yīng)用范圍也會(huì)涵蓋各個(gè)領(lǐng)域。

3 鋰電池行業(yè)發(fā)展前景

3.1 鋰電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

在氫能源的推動(dòng)下，鋰電池行業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)查閱統(tǒng)計(jì)資料可知，截止到2017 年11 月份，國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)的年銷(xiāo)量接近75 萬(wàn)輛，與去年同期相比，增長(zhǎng)幅度超過(guò)50%，純電汽車(chē)在其中占據(jù)的比例超過(guò)90%，而混合動(dòng)力汽車(chē)所占比重為9%左右。新能源汽車(chē)之所以實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，與國(guó)家扶持政策存在密切的關(guān)聯(lián)，具體表現(xiàn)為2017 年1 月份，國(guó)家頒布了受補(bǔ)貼退坡政策，在這個(gè)政策的影響下，當(dāng)月新能源汽車(chē)銷(xiāo)量同比下滑，但伴隨著人們對(duì)新能源汽車(chē)的認(rèn)可，其銷(xiāo)量逐漸回暖，最終于11 月份突破新高。而新能源汽車(chē)的發(fā)展，為鋰電池行業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造了有利的條件。鋰電池產(chǎn)量大幅度提升，2016 年全年，我國(guó)鋰電池生產(chǎn)量超過(guò)了78 億，與去年同期相比，其增長(zhǎng)幅度超過(guò)了40%。并且這種發(fā)展趨勢(shì)，會(huì)在扶持政策和氫能源廣泛應(yīng)用的背景下而長(zhǎng)期保持。

3.2 鋰電池行業(yè)未來(lái)發(fā)展前景

筆者結(jié)合國(guó)內(nèi)氫能源產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況，對(duì)鋰電池行業(yè)未來(lái)發(fā)展前景做出了如下預(yù)測(cè)：

3.2.1 產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。氫能源會(huì)在未來(lái)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，在達(dá)成這一發(fā)展目標(biāo)之后，有助于促進(jìn)鋰電池行業(yè)的發(fā)展。在資源日益枯竭的背景下，國(guó)家對(duì)于新能源的使用和發(fā)展十分重視，而氫能源作為清潔能源的重要一種，故國(guó)家投入了大量的人力和物力，對(duì)氫能源進(jìn)行研究，并推廣以氫能源為動(dòng)力的新能源汽車(chē)，作為其重要組成的鋰電池，在產(chǎn)量和銷(xiāo)量上必然會(huì)增加，故鋰電池行業(yè)的規(guī)模會(huì)在未來(lái)不斷擴(kuò)大，有望取代傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)。

3.2.2 動(dòng)力電池促進(jìn)增長(zhǎng)，市場(chǎng)占比不斷擴(kuò)大。國(guó)家在近些年制定和頒布了大量的優(yōu)惠政策，其目的就在于扶持新能源汽車(chē)的發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)，在未來(lái)氫能源將成為汽車(chē)的重要?jiǎng)恿υ?，與之相匹配的鋰電池也會(huì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展?？傮w上來(lái)看，在不可再生能源枯竭之后，以氫能源為代表的新能源必然會(huì)成為主要能源。

3.2.3 新技術(shù)運(yùn)用，可以促進(jìn)顛覆性產(chǎn)品的發(fā)展。目前，技術(shù)是制約氫能源鋰電池發(fā)展的關(guān)鍵因素，但這種情況會(huì)在鋰電池應(yīng)用范圍擴(kuò)大的背景下得到改善。目前，鋰電池不僅在汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用，在軍事領(lǐng)域、新能源領(lǐng)域也取得了良好的應(yīng)用效果，受到到了世界各國(guó)的高度關(guān)注。與此同時(shí)，先進(jìn)材料和制造技術(shù)的發(fā)展，加快了產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，各種先進(jìn)的產(chǎn)品涌入市場(chǎng)，推動(dòng)鋰電池行業(yè)進(jìn)入了百花齊放的時(shí)代。

可以預(yù)見(jiàn)，在高新技術(shù)和材料融合應(yīng)用后，鋰電池產(chǎn)品會(huì)實(shí)現(xiàn)突破變革，可以打破加氫站不足、應(yīng)用環(huán)境惡劣對(duì)新能源汽車(chē)使用產(chǎn)生的束縛。

綜上所述，氫能源的應(yīng)用與鋰電池技術(shù)的發(fā)展存在密切的關(guān)聯(lián)，其中一方的發(fā)展，可以對(duì)另一方的發(fā)展起到促進(jìn)作用。從實(shí)際情況上看，氫能源使用尚面臨著諸多的問(wèn)題，主要包括應(yīng)用成本高昂，技術(shù)不成熟等，而鋰電池作為一種成熟的技術(shù)，可以彌補(bǔ)其不足。具體表現(xiàn)在新能源汽車(chē)上，新能源汽車(chē)如果僅將氫能源燃料電池作為動(dòng)力來(lái)源，其動(dòng)力無(wú)法得到保障，而鋰電池的應(yīng)用，能夠使其動(dòng)力需求得到滿足。因此，相關(guān)行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)二者關(guān)系的整理，并采取有效的措施，促進(jìn)二者的發(fā)展。