近日，中国科学院院士包信和在接受上海证券报专访时，深入剖析了“双碳”目标下的能源大变革所带来的新机遇与挑战，并详细阐述了氢能在第四次能源革命中的关键作用。

中国科学院院士包信和近日指出，“双碳”目标是我国基于自身发展需求做出的战略抉择，旨在破解资源环境瓶颈，推动经济结构优化升级，并实现可持续发展。他强调，产业结构调整与能源结构变革是实现“双碳”目标的核心路径，必须遵循“先立后破”的原则，逐步降低能源强度。鉴于我国能源结构特点及行业发展趋势，大力发展可再生能源、加速电气化进程已刻不容缓。然而，即便展望2050年，预计仍有约40%的领域难以实现电气化替代。在此背景下，氢能作为传统碳基化石能源的重要替代方案，其战略意义日益凸显。从环保视角出发，绿氢无疑是未来发展的方向，而其关键在于可再生能源的获取与氢制备技术的突破。

包信和院士进一步总结了第四次能源革命的三大特征：能源资源从化石能源向可再生能源转变，能源结构从高碳向低碳乃至无碳演进，能源产业从资源属性向制造属性转型。这一变革的驱动力源于材料科学与制造技术的进步。他提出，在电力端，应加速发展低碳和非碳能源；在消费端，遵循“能电则电、能氢则氢”的原则；在固碳端，则需大力推进负碳技术。当前，我国实现碳中和的路径是以化石能源为保障，可再生能源为核心，氢能技术为关键，辅以CCS（碳捕集与封存）和CCUS（碳捕集、利用与封存）等负碳技术兜底。这一综合策略充分体现了我国在能源变革中的务实态度与科学布局。

可再生能源：太阳能技术的前景与挑战

在可再生能源领域，太阳能被视为未来能源的支柱之一，其规模化应用潜力巨大。其中，钙钛矿技术发展迅猛，晶硅-钙钛矿叠层电池的转换效率已达33.7%，展现出广阔前景。然而，该技术在稳定性、规模化生产特性及环保性等方面仍面临挑战。与此同时，3C-SiC作为下一代光伏电池材料备受瞩目，其理论上具备优异的光电特性。若能实现宽带中间态太阳电池的开发，转换效率有望突破60%，但目前实际效率仅为百分之十几。包信和院士指出，高效太阳能电池的叠层发展方向已明确，但多种光电半导体材料的高性能叠合以及宽禁带半导体材料的制备仍需深入研究。此外，为实现全光谱转化，窄禁带半导体材料和量子点技术也值得关注。

氢能技术：多路线并进与突破方向

在氢能技术领域，电解水制氢近年来逐步成熟，但不同技术路线发展程度不一。目前，碱性电解器技术最为成熟，电解效率约为75%，却面临效率偏低和碱液污染环境的风险。质子交换膜电解器（PEM）在特定场景中优势渐显，电解效率可达80%左右，但其依赖贵金属催化剂和高成本质子传导膜，导致投资成本居高不下。阴离子交换膜（AEM）和固体氧化物电解器（SOEC）作为新兴技术，潜力巨大，已成为国际研发热点。AEM有望结合碱性电解器的低成本与PEM的简单高效特性，可使用非贵金属催化剂并在压差下运行，但其离子传导膜的长期稳定性、设备耐久性及制造工艺仍需提升。SOEC则处于基础材料研发阶段，通常在700-800摄氏度高温下运行，动力学优势使其可采用廉价镍电极。若充分利用工业余热，SOEC系统效率近期有望达85%，理想条件下甚至可达90%。此外，SOEC进料为水蒸气，添加二氧化碳后可生成合成气，进一步生产合成燃料。然而，其耐久性问题不容忽视，高温热化学循环易加速老化，降低使用寿命。提升性能、耐久性并降低运行温度已成为欧美研发的重点方向。

从能耗角度看，不同技术制备一公斤氢的耗电量差异明显：碱性电解法约需50度电，PEM法约需47-48度电，SOEC法约需37-38度电（需水蒸气温度达150-180摄氏度）。电解水制氢的前景受设备投资与电价两大因素制约。目前，化石能源制氢成本约为10-15元/公斤，而到2050年，电解水制氢成本有望降至12-13元/公斤。若叠加碳税等环保因素，其经济性将进一步凸显。

能源变革的蓝图与启示

包信和院士的分析为我国氢能发展绘制了一幅清晰蓝图，也为能源产业的前行点亮了明灯。在能源战略层面，氢能作为我国能源结构变革的关键补充，将推动能源从高碳向低碳、无碳加速转型，契合全球能源变革趋势。从技术路径看，不同电解水制氢技术的现状与挑战为研发和产业应用提供了明确指引。从经济性与前景来看，随着技术进步，电解水制氢成本有望持续下降，其竞争力将日益增强，为投资者和企业注入信心，同时为政策制定提供科学依据。

在全球能源革命的浪潮中，我国正以务实创新的姿态布局未来。无论是可再生能源的突破，还是氢能技术的完善，都将成为实现“双碳”目标的重要支点，助力中国在绿色发展道路上行稳致远。

采访解读

包信和院士的分析为我国氢能发展绘制了一幅清晰的蓝图，为氢能产业的前行点亮了明灯：

1. 能源战略布局 氢能在我国能源结构变革中具有关键补充地位，推动能源结构从高碳向低碳、无碳加速转变，契合全球能源变革的大趋势。

2. 技术发展路径 不同电解水制氢技术的现状与挑战为技术研发和产业应用提供了明确指引。AEM和SOEC等新兴技术有望在未来实现突破，成为主流技术。

3. 经济可行性与产业前景 随着技术进步，电解水制氢成本有望降低，其经济性将愈发凸显，为投资者和企业提供了信心，也为产业政策制定提供了依据。

4. 未来展望 在“能电则电、能氢则氢”的原则下，氢能将在难以电气化的领域发挥重要作用，成为实现“双碳”目标的关键支撑技术。

通过包信和院士的分析，我们可以清晰地看到我国在“双碳”目标下的能源变革路径，以及氢能技术在其中的关键作用。这不仅为科研人员指明了方向，也为政策制定者和产业界提供了重要的参考。