12月18日，中国工程院院士金涌在中关村论坛系列活动——数字技术赋能氢能产业发展论坛上，发表题为《碳中和与氢经济》的主题演讲。
其相关分享内容汇编如下（注：稿件根据现场资料整理而来，未经专家审核）：
习主席对碳中和、碳达峰有一个论述，“实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。”
金涌认为，中国实现碳中和会面临四大挑战。
第一，中国的二氧化碳排放总量最大。2019年，世界碳排放总量是330亿吨，中国排放了102亿吨，占总量的28%左右。虽然我国的人均碳排放量比美国少得多，但是总碳排放量已经接近美国的两倍。
第二，我们的碳中和目标是2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和，从最高到零的排放只有 30 年。而像一些老牌的资本主义国家如英国、法国等，他们实现碳中和的时间有七八十年，而我们不仅排的多还要减的快。
第三，我们国家承诺到2050年要达到发达国家水平，那也就是说我们的人均GDP要和现在的发达国家相近，目前我国人均GDP是1.2万美元，而日本、美国等国家的人均GDP已经达到了4-6万美元。到2050年我们也要接近这个水平，这要求我们碳排放和国家的经济发展要同步进行。
第四，我国是制造业大国，我国制造业产值是4万亿美元，而美、日、德等国家的制造业产值总计大概4万亿美元。制造业是我国经济发展的稳定器，到2060年，我国依然需要保持制造业大国地位，但是制造业耗能多。
排的最多、减的最快、经济要同步发展、要保持制造业大国，我国实现碳中和的难度可想而知。因此，碳中和成为中国经济增长和转型的最大驱动力，它将成为我国研究、科技开发、投资、生产、消费和流通领域的决策依据。我们要智慧、理性地平衡经济发展和二氧化碳排放。
金涌认为，可再生能源降本，将为电解水制氢降本提供先决条件。
氢是非常重要的资源，我国氢产量接近4000万吨/年，但是其主要来源是煤气化制氢。煤气化制氢虽然很便宜，但是二氧化碳排放量比较大，生产1吨氢气会排放10亿吨二氧化碳。国际上，氢气的主要来源是天然气制氢，虽然其生产1吨氢气排放的二氧化碳要比煤少一倍，但是碳排放量依然很高。
2020年，我国氢气产能为4100万吨，产量为3342万吨，其中煤气化制氢占比为43%、重油制氢占比为13%、天然气制氢占比为16%。煤气化制氢成本为0.79元/立方米，生产1kg氢气排放11kg二氧化碳；天然气制氢成本为1.5元/立方米，生产1kg氢气排放5.5kg二氧化碳；重油制氢成本为1.6元/kg；生产1kg氢气排放7kg二氧化碳。电解水制氢路径最为理想，其二氧化碳排放量为0，但是其成本目前约为2.4元/立方米，要比煤气化制氢多一倍。
电解水制氢一定要使用绿电，如风电、光电、水电。太阳为地球提供的全部可再生能源是目前全球所需能源的3078倍。太阳能可以说是无限的，目前光电的价格也在逐渐降低。沙特2021年600MW光伏项目的电站的度电售价只有1.04美分，当度电售价低于3美分，电解水制氢成本接近天然气制氢；最近，美国初创公司（Airloon Energy）发明了轨道翼风电机，使得风电的度电成本压缩到3美分左右。
可再生能源的成本降低，为电解水制氢降本提供先决条件。我国可利用的陆上风电、光电、水电的总量可达到约16万亿kw·h，目前已开发出来的量为2.7万亿kw·h，约占社会用电总量的30%。因此，风电、光电、水电发展空间还是很大的。
电解水制氢目前主要有四种技术，一是碱性电解水制氢，目前最成熟、量最大、经济性好；二是质子交换膜电解水制氢，其在酸性条件下电解，对防腐的要求较高；三是高温固体氧化物电解水制氢，可以与核电、水电匹配；四是固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢，结合了前两种制氢方式的优点，灵活性比较好。
后三种电解槽还处在发展之中，目前我国主要以碱性电解水制氢为主，其制氢成本约为20元/kg，成本仍需大幅下降。目前电解水制氢成本70%由电耗构成，生产1kg氢气需要44度电。电解水制氢技术将不断发展并降低成本，目前已经有一些相关报道，但还未实现产业化。
绿氢制备之后如何使用？一是我们可以将氢气与二氧化碳反应生成绿色航空煤油。众所周知，商用飞机载重量大、路程长，电池比较重，一时难以实现。美国霍尼韦尔公司使用菜籽油等制备绿色航煤，欧洲公司使用木质素，我国开发使用二氧化碳和氢气合成绿色航煤，其在生产过程中消耗的二氧化碳可以与燃烧中排放的二氧化碳持平，实现零碳排放。
二是我们可以利用氢气制取合成氨与甲醇。合成氨的点火温度约为600多度，其不能独立燃烧，只能添加一定比例到汽油或者柴油中；甲醇热值较低、体积较大，难以作为飞机燃料使用，多用于远洋航运。
三是绿氢可以作为化学反应的还原剂用来冶金。2020年，我国钢产量已经达到了10亿吨以上，占全球的50%，而全国炼钢的二氧化碳排放占到总排放量的15%。但是目前氢气比较贵，所以多用于高档冶金材料。若未来氢气成本进一步降低，将氢气用为还原剂进行多种化学反应，将进一步降低其碳排放量。
此外，交通领域碳排放量也很高，目前我国锂电池和电动车的生产量和技术水平全世界领先，氢燃料电池仍在发展过程中。电解水制成氢气的转换效率约为50%-60%，氢气通过燃料电池在汽车中转换为电的转换效率也大概在50%-60%。从电网中的电转换为汽车中的电只剩下36%，氢气的能源转换效率比较低。此外，氢气的存储和运输也存在相应困难需要突破。
中国的电动车已经实现了弯道超车，我国使用锂电池的新能源汽车的产量和保有量都占到世界的1/2，而且其材料的加工提纯技术，成套技术也处在世界领先位置。另外，电动汽车原来存在的问题已经得到很大改善，新的电动车一充电可以跑600公里，甚至1000公里也不成问题，而且其安全性问题也得到了根本的改变。2020年，我国锂电车销量为136万辆。而2018年到2021年，我国氢燃料电池汽车的销量累计只有7000辆左右。氢燃料电池汽车的市场前景并不乐观，可能只能在特殊场合下有比较高的利用价值，如核潜艇等不能充电的地方。
最后，金涌表示：氢是一个很重要的高能材料，可以在碳中和的实现过程中产生重大的作用。
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