中国科学院院士沈学础：氢燃料电池汽车会是我国汽车产业的新高峰

11月20日上午，长三角一体化汽车产业协同发展高峰论坛暨国家机动车产品质量监督检验中心（上海）广德基地启动运营仪式在安徽省宣城广德市举行。中国科学院院士沈学础表示，氢燃料电池汽车是我国汽车产业的新高峰，而新能源是解决我国能源问题的可靠途径。

以下为沈学础院士的演讲速记，中制智库整理——

谢谢各位的邀请，到宣城广德来，我脑海里首先映出来的是唐代大诗人李白的诗“桃花潭水深千尺，不及汪伦送我情”。

今天我要讲的标题是，《氢燃料电池汽车：我国汽车产业的新高峰》，然后也涉及到我们国家整个的能源问题，新能源是解决我们国家国能源问题的可靠途径，甚至是唯一途径。

新能源——国家安全和人民生机的大事

能源是关系到国家安全跟人民生计的大事，能源问题是我们国家的短板，我们的环境问题在总书记提出“绿水青山就是金山银山”之后得到了改善，但是能源问题可以说到今天我们有共识但还没有找到真正的出路。我今天主要讲新能源，然后主要是讲新能源电池，尤其是氢燃料电池汽车。

化石能源、石油可以讲是我们的痛点。大庆是我们国家消耗石油少，有大庆很开心，中国的能源问题解决了，但到今天我们国家每年消耗的石油量大概六亿吨到七亿吨。所以我们看到新闻报道，我们在渤海这个地区探明了油田，储量有两亿吨，他们报道就是特大油田两亿吨，我不懂，两亿吨不能算特大油田。但是我又感到很心酸，两亿吨储量从一开始大概就一亿吨，那就是讲我们国家有两个亿吨，这个已经非常稀缺了。所以我觉得能源报警出路还是要的，那就是多样化新能源，尤其是电池，氢能源电池，我认为是重要的可再生能源，我们怎么样把新能源汽车推到极致，真正让它变成我们国家的主流能源。

说到新能源我们当然也要广泛地把所有的都包括在一起，太阳能、风能、核能聚变、夸克聚变。有一段时期我们曾经把聚变，核聚变全世界都当做人类能源的最根本的出路，所以我们国家投入十亿多元，到欧洲去建一个联合的聚变实验室，希望要若干年、几十年之后能够变成人类能源的一个主要的能源。现在看来，还是我们的新能源比较实在，能解决我们国家的问题。

这个地方我稍微提一下太阳能，为什么要提到太阳能？太阳是我们人类地球能源的最重要的来源，即使原来的地热也是从太阳那里来的。实际上我们在分析太阳能，从芯片到充电到发电方面新世纪以来有很大的进步。硅基太阳能发布会每年一次，参加的常常有近一千人，两个礼拜之前在无锡办了首届硅基太阳能的会议。硅基太阳能光伏电站，可能我们大家也注意到已经相当有规模，已经占到我们国家发电量的10%左右，我听到这个数字也感到一方面非常激动，另外一方面也觉得简直很难想象，我们国家竟然在这方面发展这么快。

新能源电池现在是广泛使用，我们现在的电动汽车，所谓的电动汽车都用电池，但用的什么电池呢？是普通的铅蓄电池和锂电池，还没有用到氢燃料电池。所有这些电池当中只有氢燃料电池是在电池里面直接加了氢燃料，加化学电能都是要用电池。所以实际上它不是简单的电池，可以把它当做发电机。所以这是跟其他所有电池不一样的地方。

硅基太阳能我刚刚讲了。在海南，华为公司在那里建了华能太阳能发电厂，不大，大概13个兆瓦，就是一点几万千瓦，说起来小，但它做得很好。在岛外的环节所有的都是自动化，这样一来它的水平是很高的，电站的可靠性、成本、发电的安全这方面都是很好的。也正因为这样，他们的整套技术推动到全国很多地方，甚至推广到世界国外一些发电站。也正因为这样，我国太阳能的光伏发电才能够占到我们国家现在电力输出的10%，超过了水电，超过了核电。

说到水电我们马上想到长江三峡的发电厂、葛洲坝的发电厂，水电在我们国家当中占了非常大的比例。现在情况不是这样，现在的太阳能发电大概占我们国家总的水电发电的两倍或三倍。再过十年、二十年这个比例还会大，可能会到30%到40%。

新能源电池中的氢燃料电池

其他的我就讲刚刚那个电池，尤其重点讲一下氢燃料电池。我刚才已经强调了，只有氢产燃料电池才能直接将化学变成液体燃料，涉及到交通、生活跟其他各个方面。

说到氢燃料电池，我们回顾一下它的历史。实际上不是很新的东西，有很悠久的历史。氢气是十八世纪发现的，到现在已经有两三百年的历史。在1838年差不多两百年以前，德国有一个科学家就提出了燃料电池的原理。然后稍晚一点，到1889年，130年以前已经有了燃料电池的名称。

然后我们看到再过几十年，燃料电池已经是在世界上面开始出现真正的商业化的电池。比如讲在40年代就想把这个燃料电池用到汽车当中。在60年代开始，就已经把燃料电池用在航天阿波罗计划的其他方面。如果说汽车的话，1993年就有出现了现代技术的燃料电池用在公交上面。在2014年，就已经用在商用的燃料电池小车子上。更多的是在世纪之交，已经有很多的燃料电池汽车开始出现了，用的是现代的质子交换膜的燃料电池结构。

要说它的应用还有很多方面，不光汽车，小货车、无人机，其他各种各样的应用都可以。氢燃料电池用途比较广泛，我相信它一定会成为一个很大的行业，不光是我，我相信也是国际上的预测。氢能源很可能是人类能源集中解决的方案，这个很容易想象。我们世界上的氢储量有多少，有多少海水，海水里面含有多少氢，氢原子量又是最小的，对不对？氢燃料电池汽车反映出来的结果是水没有污染，所以应该说很可能是我们人类的一个集中的解决方案。

重视氢能源不是今天开始的，我们国家已经八年。美国能源部2012年、2013年就已经发布了关于氢燃料电池、氢能源方面的一些规划公告。日本也是缺少石油的，它也是在差不多六年前发布氢燃料的发展路径。欧洲也是这样，我们国家相对比较慢一点，到去年的12月才刚刚把氢燃料电池摆在上面。实际上要说一下，氢燃料电池有一个很长的产业链，从制氢到注氢到应用，氢燃料电池要用在汽车上面还不是一步能解决的，要有一个小型的高压氢气泵，现在氢能源的汽车大概是这样，用三小瓶氢气摆在汽车上面。应该讲比其他的电池能源汽车，电动车好得太多了，我们上海的公交车有充电的，到一站就要停下来，不停地给它充电。

实际上我们上汽公司报告也是已经小批量的量产氢燃料电池汽车，好像今年可以产12000吨，2020年12000吨，2020年他们准备把产量提高，一个数量级，十万吨，有部分还比较大。

氢燃料电池的发展阻碍以及如何开放生产

氢燃料电池发电的产量在什么地方，行业有什么痛点呢？就现在从氢燃料电池现有的技术，用氢气产生电力，用质子胶化膜痛点在什么地方呢？成本很高，周期也比较大，周期大之后它的功率密度又低，成本也比较高。另外耐受性也低，为什么？金属也好、石墨也好，在这个情况下辐射的时间还不是很长，这样一来它的转化效率也不够高。到电极板我刚才讲了，不在于金属，不在于石墨，有它的优点，当然它的缺点也很明显。比如像材料它要不锈钢，要析出氧组成，面积高，然后辐射性的问题根本上没有办法得到解决，它这方面耐久性就差。石墨也有这样的问题，它有很好的可以导电，成本也比较高，但是它机械强度低，很容易碎裂。另外真的要高温烧结，机械表面出问题了就容易出危险。

这个情况该怎么办呢？我认为下一阶段，下一个氢燃料是用硅基板来代替金属像石墨燃料电池，这个研究正在进行当中。我早年的学生，80年代末，也有三十多年了，他在嘉兴自己投资，跟朋友投资，办了一个公司，新能源科技有限公司，他的经历就不详细介绍了，他就是在发展晶硅极板燃料电池。我不知道国内有没有其他部门在做同样的工作，但是我知道我的学生投入这个之后，很多那些老板全部投资去，他现在认真掂量，到底该不该投资，什么时候进行投资，最后有没有条件，这个是脑袋里没有想好，想要去投资的很多。

用硅有什么好处呢？它的生物活性好，在硅片上面要有锂电池加装的技术要有很多条格的，为什么要划很多条呢？要长氢气和氧气在硅板里面流动，通过硅板流动跟化学反应产生电，它的原理是这样。这个时候当然很明显它的硅片就很明显。硅现在价值已经非常便宜了。你们可能不知道，硅比钢材还要便宜。所以如果要比较的话，可以有两个比较，左边的是石墨极板或者金属极板的一些现有技术的状况，右边就是用硅板来代替石墨的一些可能的结果。所以比较出来的话，优点还是很明显的，低成本、高性能、高颠覆性优势还是很明显的。这个是一般的流程，海晫又把这个基础再改进一些。现在已经知道的世界上就有改进型。所以这样一来我们看到，功率密度、电堆的成本、寿命，在各方面有很大的改进，这样有可能是高性能低成本，这是颠覆性的优势。

说到硅可以稍微讲硅成为地球上储量第二大的元素，成本低，每一片3.2元，低到了这个价格。而且硅可以是我们地球上人类生活工作的最重要的方式。大概80年之前是钢铁，现在是硅。

氢原料的来源也不是问题，可以电解制氢，也可以有很多石化过程副产品，中石化有报道，他们可以生产大量的氢气。所以这样我感到可以明确，氢燃料电池汽车可以讲是汽车产业的新高峰，我想这一天一定会到来，谢谢大家，我的报告就到这里。