刘科院士：液体是最佳的能源载体

基于可再生能源的绿色甲醇技术，可实现绿氢的最好的安全储运，是实现碳中和的有效路径。绿色甲醇是绿氢最好的储运载体之一，可为加氢站及燃料电池车提供更为安全、加注便捷的氢源。且绿色甲醇也可作为内燃机车更为清洁、高效的燃料。

储氢，要么压缩，要么冷凝。可即使冷凝，1升液氢也就72克。而1升甲醇和水反应所得氢量是同量液氢冷凝的2倍。显然，由风能、太阳能和煤结合制出比较便宜的甲醇，通过车载甲醇制氢并与燃料电池系统集成，比直接燃烧的发动机效率高。这条碳中和路线未来是有可能实现的，前提是各种政策的调整和施行碳税。如果碳税提高了，这条线路就有经济性。

澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长刘科称，液体是最佳的能源载体，甲醇是储氢最好的载体。

能源转型的核心问题是储能：

过去几十年中国经济发展主要靠大基建，但现在中国的基础设施已经足够多了，不能再靠钢筋水泥支撑了。接下来要用什么来填补由于大基建 下滑带来的经济下滑呢？互联网、生命医药等行业都非常重要，但是体量不够。唯一体量够的是什么？能源转型和碳中和。

日前，英伟达的创始人黄仁勋说了一句话，人工智能行业这两年缺芯片，三年以后缺什么？缺电。AI时代下，人类会需要大量的电，用电量会出现爆发式增长。未来，美国的用电量会是现在的2~3倍。

这个趋势在中国亦然，但中国不可能继续依靠煤发电了。因为在如今的发电量下，火电的污染已经让环境不堪重负。如果继续依靠煤发电，以实现发电量达到现在的2~3倍的目标，世界环境都是不可持续的。最终，我们需要用可再生能源。

可再生能源中，核电是一个很好的选项。但是核电有一个最大的问题——每千瓦的投资太高。尤其是福岛核电站出事以后，随着安全系数的增加，建设成本指数级上升。所以，在可见的未来，核电不会成为主流的选项。

目前依靠风能、太阳能发电确实成本可控，但两种方式都有缺陷。

依靠太阳能每年发电小时数因地而异，大约在1100小时到2000多小时，能够超过2000多小时的区域不多，全国平均发电小时数大约在1450—1750小时左右；风电每年发电的时间比太阳能略微长一点，全中国平均大约2200小时左右。但两者均存在无法稳定供电，随机性、波动性大的问题。

能源转型的核心问题仍在于储能，不仅要短期储能，还要长时储能技术。

手机、电脑、电动车的储能可以用电池，但是对大电网来说，用电池储电就不现实了。这就相当于，长江洪峰来了，你拿一堆大塑料桶装水。尽管塑料桶你可以做得很大很多，但解决不了问题。而且，电池储电的时间一般只有2小时到4个小时，晚上太阳落山后用电池都撑不到天亮，更何况遇到两个星期的连雨天怎么办？

液体是最佳的能源载体

电动车先出现，但历史最后走到了燃油车一边，这是为什么？因为液体是最佳的能源载体。一是体积能量密度最高，二是运输成本低且可以长期储存。

第一，液体的能量密度最大。对于汽车、轮船来讲，油箱不能无穷大，因此能量密度越大越好。燃油的体积能量密度是目前所有能源中最高的，每立方米氢气的能源密度只有3.2千瓦时，每立方米天然气的能源密度只有10千瓦时，每立方米铅酸电池的能源密度只有90千瓦时，而每立方米太阳能风能可转的绿色液体甲醇是4300千瓦时，每立方米的汽油更大，达到了8600千瓦时。

第二，液体能源运输便捷，在大陆上可以用管路输送，海上可以选择非常便宜的跨海输送。举个例子，一条30万吨的大油轮，从休斯敦运石油到深圳，可以装近4亿升油，如果每升1毛钱，就将近4000万，而跑一趟的油费大概1700万。因此用大船拉液体，从任何一个码头到另外一个码头折合每升汽油不到7分钱的成本。这就是为什么世界上的石油产地就那么几个，但世界任何一个角落都能开车的最根本第一性原理。因为不管在哪找到石油，一条管道输到最近的码头，就能实现便捷又便宜的运输。管路输送是7天24小时连续，从大陆上一个点到另外一个点，输送成本每升1分钱。

另外历史选择了燃油车，还因为燃油车的生产成本更低。

但电池不同。制造电池的原材料锂、钴、镍稀缺成本高，我国80%以上的钴，70%以上的锂、镍资源都依赖进口。2018年，碳酸锂4万多人民币一吨，1年多前曾狂飙到最高65万人民币一吨。原材料涨了15倍，但车价不升反降，这是导致中国绝大多数的电动车品牌亏钱的原因之一。

而且，电动车的电池处理也是一个非常麻烦的问题。

2023年欧洲颁布《欧盟电池和废电池法规》，规定从2025年起，将逐步推行回收效率、材料回收及循环目标，所有收集的废电池都必须回收利用，且必须实现高水平的回收，特别是钴、锂和镍等关键原材料。这个法案意味着，欧洲欢迎向欧洲出口电动车，但是电池保质期8年到期之后，谁出口谁负责把电池拉回去回收。

每台电动车的电池重600～800公斤，将来汽车报废，电池散落到全中国大地，怎么解决？如果回收，这笔钱谁来出？如果不回收，这些剧毒的电池在风吹雨淋之后，先污染土壤，再污染地下水，那将是环境的灾难。

我认为，现在就是亏钱也得回收，而且一定要把电池回收的技术攻下来，还要把电池回收的社会体系建立起来。否则，电池不回收，就会造成环境的二次污染。

甲醇路线是否有经济性?

今天氢气制造很便宜，可一旦压缩到几百标准大气 压的时候成本就会提高。张家口冬奥会做氢能示范，国家补贴了大量资金，目标是在未来几年氢气价格可以达到30元/千克。但是，如果在车上用甲醇，按现在的市场价格，每千克氢气的成本仅15元。

所以，一方面，甲醇制氢的成本显著降低；另一方面，甲醇常温常压下是液体，甲醇站可以用已有的液体加油站改造。例如 装备 6个储罐的加油站，可先替换为1个甲醇罐、5个汽柴油罐；10年后，替换为2个甲醇罐、 4个汽油罐。这样，整个能源转型就无需花花费数万亿去新建加氢站和充电桩了。

简单估算布局成本。假设加油站具备450辆车/天的加注能力、充电站24辆车/天的充电能力、小型氢气加注站30辆车/天的加注能力，若各建设1万座，改装甲醇站约需要20亿美元，新建充电站约需要830亿美元，新建加氢站约需要1.4万亿美元（ 还未考虑地价因素）。

电动车和燃料电池最大的问题在于基础设施的土地成本和冬天续航。现在城市土地低价很高，很多企业为了通过国家补贴在郊区新建充电站。但是，如果买一辆电动车要开车来回一个小时才能到充电站或加氢站，你会买吗？

现在我国已建成的公共充电桩利用率平均只有4%左右，充电桩铺设最多的北京、上海使用率仅为1.8%、1.5%。电动车存在里程焦虑，冬天无法满足供暖且遇冷将面临故障风险。要知道，全世界80%的大城市位于北纬25度以上的温带地区，纽约、伦敦、巴黎、莫斯科、东京、北京、多伦多，这些城市都有漫长的冬天。如果一辆汽车只能夏天开冬天开不了，你会买吗？

我曾在北京专门找电动出租车坐。上车后发现司机冬天穿着军大衣、棉靴子，不敢开暖气。我说把暖气打开，司机说他不敢。因为不开暖气只能跑100多公里，如果开了暖气马上就没电了。

如果车上储备50升甲醇就很好解决上述问题。没电的时候可以用车上的甲醇和水制氢，用氢发电。这样根本不需要再建那么多充电站和加氢站。而且甲醇和水反应只需要200摄氏度左右，余热就可以把电池维持在最佳温度，有效解决了电动车冬天的续航里程焦虑。车上永远储备50升甲醇，相当于我们晚上睡觉把手机充满电，同时还带着一个充电宝。

来源：凤凰网财经等网络整理

转自：新能源技术与装备

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