中国工业报记者 王棕宝

“氢能利用是未来能源的必然趋势，尽管存在挑战，但这是可持续发展的必由之路。”3月22日，在2026年贯彻落实全国两会精神中工智库沙龙上，福州大学材料科学与工程学院院长、中国工程院外籍院士张久俊围绕“碳中和下氢能的发展与电解水制氢：现状、挑战、展望”这一主题，分享了他对氢能产业的深刻洞察。

福州大学材料科学与工程学院院长、中国工程院外籍院士张久俊

碳中和：大国责任与能源转型的必然选择

张久俊首先从碳中和的概念切入。他指出，碳中和是指国家、企业或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳排放总量，通过使用零碳或低碳能源取代化石燃料、植树造林、节能减排等形式实现正负抵消，达到相对“零排放”。2020年9月，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这既是大国责任的体现，也是一项庄严承诺。

实现碳中和主要有三条路径：一是通过碳补偿机制，如植树造林、购买可再生能源凭证；二是使用低碳或零碳排放技术，利用风能、太阳能等可再生能源替代化石燃料；三是通过碳交易机制，用经济手段平衡碳排放。张久俊强调，在这一大背景下，发展绿色能源、推动绿色转型、培育新质生产力，已成为中国产业升级的必然选择。

氢能：可持续发展的终极能源载体

张久俊指出，以氢气或液氢为主要能源载体的氢能经济，是可持续发展的必然方向。他援引国际氢能源委员会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》预测，到2050年，氢能源需求将是目前的10倍；预计到2030年，全球氢能燃料电池乘用车将达到1000万至1500万辆。

为什么氢能如此重要？张久俊从多个维度进行了分析。首先，化石能源带来的环境污染已对人类可持续发展构成威胁——全球约18亿辆燃油车（中国约4亿辆）排放的二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等污染物，引发了诸多社会问题。其次，太阳能、风能、水电能等可持续能源虽然清洁，但存在间歇性和不稳定性，而氢能恰恰可以成为这些能源的“储能载体”，通过电解水制氢将间歇电能储存起来，实现能源的跨时空调配。

氢能优势明显，挑战不容忽视。张久俊列举了五大难题：氢的制备、存储及利用技术尚不完善；氢气价格相对较高；氢气在室温下任何压力下都难以液化，储存密度受限；氢气作为最小分子极易泄漏，甚至能穿透金属罐体；氢的低能点火特性和宽燃点范围（空气中浓度17%至70%即可爆炸）带来安全风险。

尽管如此，他认为氢能的无污染、来源广泛、利用形式多样、可储能、安全性相对较好等优势，使其仍是未来能源的必然选择。

氢的制备：电解水制氢是未来主方向

在制氢方面，张久俊指出，2017年全球氢气产量中96%来自化石燃料，电解水制氢仅占4%，成本是化石燃料制氢的两倍多。但随着我国《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》的推进，到2030年中国氢产量将达每年500万吨，2060年将达1亿吨，其中电解水制氢占比将达80%。

电解水制氢利用水和太阳能、风能等清洁电力，取之不竭、用之不尽，既能通过制氢储存间歇电能，又可利用低谷电实现能源存储，产物氢气纯度高达99.999%以上。但当前也面临催化剂活性与稳定性不足、能量效率偏低（低于50%）、成本高等挑战。张久俊认为，提高催化剂性能是降低电解池电压、提升能量效率的最重要途径，目前金属镍及合金、贵金属及氧化物、钙钛矿型氧化物、尖晶石型氧化物等都是重点研究方向。

氢能应用：燃料电池是终极动力之一

在氢能利用环节，张久俊介绍了氢内燃机和氢燃料电池两条技术路线。氢内燃机直接燃烧氢气，但受卡诺循环限制能量效率低于50%，且会产生氮氧化物污染；氢燃料电池则将化学能直接转化为电能，能量转换率可达60%至80%，污染少、噪声小、装置灵活，是更优选择。

关于氢燃料电池汽车的发展，张久俊认为加氢站建设是当前最大障碍。目前全球加氢站约400座，中国约80座，而建一座日输出200至300公斤氢气的加氢站需投资1000万至2000万元。他建议优先发展对加氢站依赖度较低的大型商用车和重卡，再逐步推广家用车。同时，氢气的安全性也不应成为顾虑——氢气的爆炸能量仅为汽油的二十二分之一，且扩散迅速，碰撞安全性已通过国家标准验证。

张久俊指出，尽管面临诸多挑战，但氢能作为未来能源的必然趋势，必须大力发展。当前应重点解决氢的经济性制备、储存及大规模运输问题，同时提高大众对氢能安全性的认识。他特别强调，氢能发展要“稳中求进”，稳妥推进，切忌冒进。未来，随着制氢、储运、应用全链条技术的持续突破，氢能必将在碳中和时代扮演更加重要的角色。