“如果電網(wǎng)里67%的電力還是火電（靠燒煤發(fā)電），電動車不能稱之為清潔能源”、“光顧發(fā)展電動車不考慮電池回收的問題，每個人會付出代價”、“電不好儲，儲氫也不那么簡單”。

 

       劉科，全球知名能源專家、澳大利亞國家工程院外籍院士、南方科技大學清潔能源研究院院長，在美國工作了20余年，曾帶領UTC、尼桑、殼牌石油三大跨國公司的工程師團隊，耗資上億美金研發(fā)了全球第一輛“車載汽油制氫的燃料電池汽車”，并作為首席科學家承擔美國能源部項目，研發(fā)一系列技術用于加氫站建設，連續(xù)三屆擔任美國氫能與燃料電池峰會主席。

 

       當前造車新勢力紛紛入局，新能源汽車賽道一片火熱，在網(wǎng)易新聞攜手中國移動重磅打造的全新演講IP“未來公開課”上”，劉科院士說，如果電池技術沒有取得突破，一味盲目地追求電動車的發(fā)展是危險的事情，一百年前，電動車已經(jīng)被發(fā)明，但并沒有競爭過燃油車。

 

       電動車之所以在百年前沒能贏過燃油車，劉科在網(wǎng)易未來公開課現(xiàn)場為我們詳解了其中的各種原由。

 

       繼而，氫能熱興起。人們發(fā)現(xiàn)氫能是一種很好的動力燃料，潔凈無污染，量產(chǎn)成本低、發(fā)電效率高，但同時，它也是一朵帶刺的“花”，不好儲存和運輸，容易爆炸，存在安全隱患，并且占地面積大、基建成本高。這都制約了氫燃料電動車的發(fā)展。

 

       劉科院士團隊研究發(fā)現(xiàn)，如果用甲醇作為載體來制氫，是比較理想的一種辦法，而且儲運也方便，能夠避免氫能的上述痛點。

 

       劉科認為，不需要繞開已經(jīng)很成熟的加油站系統(tǒng)，另外投入巨資興建充電站或加氫站。出于降低建設成本的考慮，完全可以通過對已有的加油站進行改造，使加油、加氫（或充電）并行，就可以使當前電動車的里程焦慮、冬天電池不耐用等問題成為可解項。

 

       “一般加油站地底下有6個罐，前十年，可以改成1個甲醇罐，5個汽油罐。再過十年，可以進一步改成2個甲醇罐，4個汽油罐，這樣就不需要花多少萬億另建充電樁和加氫站。”

 

       以下是劉科院士演講實錄（刪節(jié)版）：

 

       大家好，我是劉科，南方科技大學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院（和南科大清潔能源研究院）的院長。

 

       今天我給大家分享《電動車和氫能的歷史與未來》。為什么要發(fā)展電動車，氫能這種新能源汽車？

 

       主要解決兩個問題：第一是我們國家的石油不夠。我記得我十年前回國的時候，中國的石油總耗量只有4億噸，但是短短的十年之內，由4億噸增加到7億噸石油。我們前20年我們勉強還能產(chǎn)兩億噸我們中國，但是到了2017年兩億噸都維持不了，只有到1.91億噸。到了2018年1.91億噸都沒法維持，降到了1.89億噸，那么我們現(xiàn)在將近73%的石油靠進口。

 

       這是一個國家能源安全的問題。

 

       那么第二點就是大家都能看到霧霾和空氣污染問題。

 

       因為要解決這兩個問題，我們就要開發(fā)新的能源汽車新的更清潔的汽車，所以電動車和氫能自然就被推上歷史的舞臺。

 

       但是電動車并不新。其實一百年前在1912年，紐約、倫敦、巴黎，還有洛杉磯的大街上，跑的電動車遠遠多于燃油車。為什么？

 

       是因為鉛酸電池早于內燃機發(fā)明20多年。

 

       那么在一百多年前，以愛迪生為首的一批科學家就在賭電動車。我是在GE回國的，愛迪生就是GE公司（通用電氣）的創(chuàng)始人。那么以福特為代表的是賭的燃油車。但是到了30年代以后電動車就幾乎銷聲匿跡了，那么到今天，全世界燃油車占著絕對的統(tǒng)治地位。

 

       第一個歷史原因是什么？我們在搞汽車的人或者搞交通運輸燃料的時候，很重要一個概念，叫能量密度。那么對于汽車來講，重點（量）無所謂，但是我的油箱不能無窮大。那么這張圖就告訴大家，假設我們的油箱都是1立方米，每種能源能跑多少公里，就是它的能量密度。

 

       那么鉛酸電池是90千瓦時/立方米，這個一百多年前就發(fā)明了。人類花了將近上千億美金，一百多年的探索，今天這個電池的能量密度，只從90提高到260，就特斯拉現(xiàn)在的這種電池，包括比亞迪最近的刀片電池，大概就是260千瓦時/立方米，而汽油是多少？8600。柴油多少？9600。我一會兒提到的甲醇的液體多少？4300。

 

       所以其實人類花了一百多年歷史（研究），電池的能量密度并沒有得到革命性的根本的改變。

 

       那么第二點，液體能源它有個非常好的特點，路上可以管路輸送，海上可以非常便宜地跨海輸送。

 

       我記得2016年我到深圳不久，當時我請美國能源部部長、諾貝爾獎獲得者朱棣文先生，還有當時我們中國工程院主管能源的副院長謝克昌院士，還有當時中國科學院主管能源的副院長李靜海院士，現(xiàn)在是我們國家自然基金委主任，三位朋友專門到深圳去，我們成立當時南科大清潔能源研究院，我當院長，一個揭牌儀式，我請了三位朋友到深圳。

 

       在一個能源研討會上，我問了大家一個問題。我說當時很長一段時間深圳開車加油是7塊錢一升，我說假設這個汽油是從休斯敦煉油廠拿船拉到我們深圳的鹽田港，你加油站是7塊錢一升，這個運費從休斯敦運到深圳的運費，這一升是多少錢？我讓大家好多在場的搞能源的朋友猜，有人猜是3塊5，甚至有人猜5塊，也有人猜1塊的，但是我給大家講真正的答案是這一升7分錢不到運費。

 

       我說7分錢的時候大家沒人相信，但是你一算賬你就明白了。因為現(xiàn)在大船一條船拉30萬噸，30萬噸大概是4億升，記住液體有這個好處，裝船的時候管子一接嘩啦啦就流進去了，不要人工的。到了碼頭，管子一接，只要有個大罐，泵一打就流到罐里了，也不要人工了。路上耗的就是船的油錢和折舊費4億升，一升一毛錢就是四千萬，但是我跑一趟船的油錢根本用不了四千萬。這就是為什么這個世界上產(chǎn)石油只有那么幾個地方，但是世界上任何一個角落都可以開車的最根本的原因。這點歷史我們必須明白。

 

       液體有它的好處，路上可以管路輸送，海上可以跨海輸送，而且長期儲存。茅臺酒存五十年沒問題，但是電和氣都不能夠長期儲存。

 

       為什么人類的第一條流水線是福特的流水線？是因為內燃機機械的東西，你造一臺很貴，但是一條流水線造一百萬臺的時候，每臺的成本，今天就2300美金。所以當時1913年，福特的這個流水線一上去以后，整個就讓美國的汽車從當時價格4700美金降到380美金，而且可以量產(chǎn)，讓美國任何一個藍領工人都可以買得起汽車。

 

       而電動車有這么一個特點，每個電池需要這么多克鎳、這么多克的鈷，車上還有這么多克的銅，各種金屬，你造一臺、造一萬臺、造十萬臺，每臺成本有所下降，但是下降不多，不像機械不銹鋼，要多少產(chǎn)多少造得越多成本它的材料成本是很小的。而電動車它的材料成本占到主要，加工成本并不是主流，所以你可以流水線，可以降低一點，但是不能得到根本的降低。

 

       當中國的電動車從2016年底的51.7萬輛增加到2018年第一個季度統(tǒng)計79.4萬輛，這個小小的28萬輛的增量（記住中國汽車的產(chǎn)量是2900萬輛），這個同期我追蹤全世界的鈷價格，翻了四倍，鋰價格翻了一倍，那么在這種情況告訴我們，就是如果你技術不突破，不把鈷和鋰的用量降下來，那造得越多材料會越貴，這是第一點。

 

       那么第二點，當鈷價格翻了四倍，鋰價格翻了一倍的時候，全世界沒有一家公司說，我可以靠回收電池里邊的鈷和鋰可以賺錢的。這個就反過來告訴我們，電池的回收技術還有待突破。

 

       今天我們都是汽車，比如用了五到七年下來，放到一個儲能電源，一個5G基站底下做儲能，做儲能可能還能再延遲一二十年，但是電池里邊有很多劇毒的化學品，它有壽命的，不可能無限期放在那，那么十年二十年以后，這個遲早得回收，因為如果不回收，當幾百萬個甚至將來上千萬個劇毒的電池分布在全中國大地，如果任其泄露的話，那是環(huán)境的災難�，F(xiàn)在像比亞迪的這個電動車里邊，大概600到800公斤的電池，不是你手拎就可以回收的。那將來這個車誰去回收？那我現(xiàn)在呼吁一定要加強電池回收的研發(fā)，那國家如果要回收，這筆錢誰來出？我賣車的時候已經(jīng)一輛車補貼了這么多，將來回收還要補貼，什么時候是底？

 

       所以這些環(huán)境的問題都要考慮，所以我現(xiàn)在一再呼吁，我們要加強電池回收技術的研發(fā)，把這個系統(tǒng)工程做好，否則你光顧發(fā)展電動車，不考慮回收的問題，今后我們每個人都會付出代價。

 

       當然另外一點，今天的現(xiàn)實是中國67%的電都靠煤炭來發(fā)，那如果你這個能源結構不改變的話，如果你的電網(wǎng)還是67%的煤，那電動車是增加碳排放，不是減少碳排放。只有能源結構，你電網(wǎng)里大部分是可再生能源的時候，電動車才能算得上清潔能源。

 

       如果電網(wǎng)67%像今天還是火電的話，電動車不能稱之為清潔能源。

 

       電池的研發(fā)非常重要，不管你是電動車，還是今天的燃油車，越高檔的燃油車里邊的電池越大，已經(jīng)到五千瓦到十千瓦了，因為電控、空調對吧，所以任何一個氫能汽車里邊，都有一百升左右的電池。所以電池的研發(fā)怎么強調也不過分。因為電池的技術一定要有突破，沒有突破，一味地去追求電動車也是一個很危險的戰(zhàn)略。

 

       但是遺憾的是電池這塊的技術有進展，但是一百多年來有些進展，但是沒有革命性的本質的飛躍，只從90到260，這是一個非常嚴峻的挑戰(zhàn)。

 

       2018年，國內突然就掀起一股氫能熱。氫能有它的好處，我都在這列出來了，發(fā)電效率高，能夠降低對石油的依賴，排放為水蒸氣，而且大規(guī)模量產(chǎn)燃料電池以后成本能夠下來，那么燃料電池也要用貴金屬，但是它的貴金屬的回收技術相對來講比較成熟。所以呢，這些年的研發(fā)使得貴金屬用料（量）在降低，這都是它的優(yōu)點。

 

       其實燃料電池也不新，這已經(jīng)是第四輪了。我2000年20年前，我就做美國兩屆的全美氫能協(xié)會的峰會的主席。我是將近20年的國際氫能協(xié)會的理事。那么其實在90年代末和一直到2005年、2006年，這個期間之內美國花了上百億美金在燃料電池上的研發(fā)。2000年的時候我記得小布什總統(tǒng)在他的一個國情咨文在國情咨文演講的時候就說，今天晚上我宣布一個計劃，美國能源部花多少多少億美金開發(fā)氫燃料電池汽車，15年后也就是說2015年我們每一個美國人開的車，后邊（排）放的都是水蒸氣。但是今天已經(jīng)2021年了，達到了沒有？沒有。

 

       全世界的燃料電池（車）其實可能加起來也就是三萬多輛，美國也就超不過一萬輛。那這個歷史原因是什么？

 

       燃料電池汽車也就是我們說的氫能汽車，沒有產(chǎn)業(yè)化的最根本的原因是因為氫氣是不適合于做人類大眾你我共有的能源載體的一個東西。為什么？第一我們講了，它的體積能量密度是最小的，那么為了增加能量體積能量密度，只好把壓力增加。那么我們現(xiàn)在傳統(tǒng)的現(xiàn)在目前看到所有的氫燃料電池（車）里邊的這個儲氫罐，都是350大氣壓和700公斤大氣壓，那么這個罐，你如果拿不銹鋼設計，不銹鋼的后座這么厚，因為壓力太高。做過理工的人知道，700公斤壓力的高壓設備，不是那么容易的。

 

      而高壓的同時，同時有一個問題，氫氣是這個世界元素周期表最小的分子，最小的分子就意味著最容易泄露的分子。那么第三點，氫氣在露天沒有問題，我們在20多年前在美國做過這個實驗，一個加氫車它儲氫罐一般為了安全都放在最后邊，拿超強的步槍一槍打過去，普通步槍是打不透的，碳纖維的罐子。打完以后，因為氫氣在露天沒問題，它很輕，就像氫氣球一樣，一條火龍沖上天，駕駛室的溫度一下子升不了那么高，人有足夠的時間去逃逸。這是它的好（處），在露天。

 

      但是在封閉空間里邊，氫氣有個巨大的問題，氫氣是爆炸范圍最寬的氣體，4%到74%，小于4%是安全的，大于74%，只著火不爆炸，但是在4%到74%這個很寬的范圍內，遇火星嘣就爆了。那么當中國北上廣深這些城市尤其深圳，90%以上車是停到地下車庫，是封閉空間，你如果進到地下車庫，有一輛車泄露，因為它這個東西是小概率事件，不是說都會，但是你眾多用的時候，總有比如老化部件老化，你罐是安全的，閥門什么老化，或者大家開車不注意，咣嘰懟到一個什么地方去，一旦一個泄露遇火星爆炸，引起其他車爆炸，一個大樓就會毀掉。所以在封閉的空間里邊，使用氫氣要非常注意。

 

       我原來在90年代初我就進入全世界最大的石油公司�？松�美孚，我記得我加入埃克森，不管多高位置人進去，前一個禮拜什么也不干，安全培訓。盡管煉油廠非常重視安全的培訓，但是這一百年來，它總是有小概率事故發(fā)生，一百年來，煉油廠發(fā)生的事故，絕大多數(shù)是由于氫氣的泄露而造成的所以我們在石油化工行業(yè)里邊有句話叫“Hydrogen is the devil in the refinery”氫氣是煉油廠的魔鬼，它泄露的時候，無色無味，甚至著了火是沒顏色的，所以電不好儲，氫氣也不那么好儲，更不好用。

 

       所以怎么解決這個問題？要讓電動車要讓這個燃料電池汽車發(fā)展，我們要用其他更好的。我提出要液體的氫氣的載體來做，那么我們提的方案是什么？就是在目前將來可能會有其他更好的液體，但是目前我們覺得甲醇可能是最好的儲氫的載體。

 

       為什么？

 

       甲醇第一可以從煤來制，第二可以從天然氣來制，那么未來我有了太陽能，我用太陽能可以催化，二氧化碳水來制甲醇，就變成綠色的甲醇。那么中國現(xiàn)在甲醇產(chǎn)能全世界最高，大概八千多萬噸，按噸位來講將近汽油的1/4的量。那么另外頁巖氣革命讓這個世界發(fā)現(xiàn)了將近兩百年用不完的天然氣，有兩百年用不完的天然氣，就有兩百年用不完的甲醇。為什么？天然氣是甲醇，你知道有天然氣這邊裝氣，那邊就可以甲醇就可以裝船了，它是非常成熟的技術。

 

       因為氣體跨海不好運，液體我剛才講了，一旦轉成液體，全世界任何一個港口，拉到任何一個港口，每噸的運費大概也就50塊錢左右，很便宜，所以這是有天然氣。

 

       那么在未來，我們可以做太陽能制甲醇。我記得一年多前，中國科學院大連化學物理研究所70周年所慶的時候，我作為兩個外邊邀請的院士（做）主題演講，我也講了這個觀點。那么當時大連化物所的李燦院士他們已經(jīng)做了示范，就是用太陽能可以催化，把二氧化碳和水轉成甲醇，只是它今天的成本比煤制甲醇大概每噸要貴出五百到七百塊錢，那么用太陽能制甲醇也是今后未來的一個方向，那就完全是綠色甲醇了，這是第一點。

 

       那么第二點，假如在車上，你裝一升甲醇，其實我們裝的是甲醇和水的摩爾比1：1，重量比要在64%的甲醇36%的水，就相當于64度的茅臺酒，這么一個概念。因為甲醇跟乙醇是酒性質非常一樣，只是不能喝，其他的性能都差不多，那么裝在車上去甲醇和水反應可以制氫，那么這么一升甲醇可以放出143克的氣，我一升甲醇可以儲一升液體的兩倍，那么車上甲醇和水反應制氣，氫氣馬上推動燃料電池。為什么這樣做了，因為燃料電池是在80度發(fā)電，80度，我們學過熱力學的人就知道，它對外空間散熱是有限的，燃燒都是將近一千度了，那你很多熱量散到大氣中，這就是效率的問題。

 

       所以我們認為在今天來看甲醇可能是最好的一個儲氫的載體。我氫氣隨產(chǎn)隨用。那么為什么用甲醇？甲醇在常溫常壓下它是液體，礦泉水瓶子就可以裝。那么我剛才講的液體能源的所有的優(yōu)點都有，它的能量密度4300，電池是260，是電池的將近的接近20倍的樣子，所以我們認為就是未來氫燃料電池和電動車都有前途，但是這個儲能的載體要考慮好。

 

       那么為什么用甲醇？因為它是液體，那么有了液體能源，人類現(xiàn)在已經(jīng)建成的幾萬億美金的液體基礎設施就不用廢掉了，就可以用了，對吧。我這十年，可能一般的加油站底下，比如六個罐，我前十年是一個甲醇罐、五個汽油（罐），再過十年，可能兩個甲醇，四個汽油。這樣我整個就不需要再花多少萬億去建加氫站和充電樁了。

 

       那么另外在短期之內，長期可以在汽車上用。短期之內，我們已經(jīng)用甲醇的分布式能源解決5G基站山頂上的5G基站供電、邊防哨所的供電和孤島的供電，因為目前這種遠距離的供電電拉過去很貴的地方的，唯一的一個技術就是柴油機，但是柴油機，第一，柴油每百萬大卡的成本，是我甲醇的一倍，貴。第二柴油機污染大，第三噪音大，第四還有一個問題就是在前不著村后不著店的地方，你放著柴油的話，晚上有些人連著這個柴油和柴油機一起給你偷走了。你要一加幾個人去照顧的話，你的成本就上升了。

 

       那么甲醇現(xiàn)在偷出去他不知道怎么用，你柴油機，甲醇我現(xiàn)在，這是我們在廣州山頂?shù)囊粋�基站，給5G基站已經(jīng)供電，將近好幾年的一套裝置，地下埋了五百升的甲醇和水的罐，甲醇和水制氫氣發(fā)電，為什么？這個你一動我就自動報廢，柴油機械你（不）可以自動報廢，誰都會修，但是這個東西你動了以后它就沒用了，所以別人偷走也沒用。

 

       全世界現(xiàn)在有一百萬個壞電基站，原來都是設置靠柴油機發(fā)電，但是我們用這個技術可以把它救活。

 

       那么這個技術充分發(fā)揮以后，發(fā)展以后，邊防哨所、孤島（可用），將來把它縮微就可以上車，那么上了車以后，就可以解決很多基礎設施的問題。

 

       因為今天電動車還有一個很大的問題，氫燃料電池的問題，除了我剛才講的問題，就是基礎設施的問題，再加上氫氣的安全（儲存需要），要求一定的占地面積。你占地面積現(xiàn)在像北上廣市中心的地方，每畝地都是幾個億了對吧。你將來光這個占地成本你就受不了。那么現(xiàn)在比如有些地方我們做調研，中國現(xiàn)在已經(jīng)建的充電樁的利用率不到4%，北京、上海這些地方利用率不到1.5%，因為地價問題很難解決。

 

       再另外一點電動車還有一個問題，冬天的趴窩。咱來看新聞，一到冬天哈爾濱、北京的地方，我在北京前幾年我在北京我研究這個東西，我一上這個電動車的地方，司機大冬天穿著這個軍大衣，棉靴子，不敢開暖氣。我說你把暖氣開著，他說不敢，我不開暖氣，只能跑一百多公里，我開了暖氣，我馬上就沒電了。那么記住全世界80%的經(jīng)濟（城市）是北緯25度以上，紐約、倫敦、巴黎、莫斯科、東京、北京，對吧，多倫多，都是有冬天的地方，如果一個電動車你只能夠夏天用，冬天不能用，這個也會影響它的發(fā)展。那么怎么解決這些問題呢？其實我們提出的方案就是插電式充氫混合動力，什么意思？

 

       你也不要去建什么充電站了，也不要去建加氫站了，你就在你家里邊的地下車庫，你晚上反正得睡覺，車總得有地方停，停車的停車位邊上放個幾百塊錢的一個小的慢充的站，就像玩手機，你插上，你反正睡覺的時候沒事干，你也別那么著急充，因為快充對電池的危害還是比較大的。你把它充滿。

 

       但是車上永遠裝5升的甲醇，為什么？你要不裝這5升的甲醇，我現(xiàn)在在深圳，我買一個電動車，我（往）廣州都不敢跑，因為跑到那就回不來。我到哪去充電，而且一充充幾個小時，對吧？但是我車上有了5升甲醇，甲醇制氫發(fā)電，那么電可以給電池充電，我們做一個相當于電動車的充電寶。

 

       你一旦沒有電的時候，或者冬天你如果冷的時候，那就像裝5升甲醇相當于類似裝5升汽油一樣，你用甲醇和水反應的溫度是200來度，用余熱就把車可以加熱，也可以把電池保持到最佳溫度。而且基礎設施就可以永遠解決電動車雞和蛋的問題。

 

       那氫能充電樁還便宜一點，加氫站就更貴了。我現(xiàn)在很難想象在短期的未來全世界現(xiàn)在所有的把加氫站建遍世界，像今天的加油站一樣，一個是安全性，一個你北上廣深中心城市地價問題怎么解決。

 

       所以我們實際上給電動車和氫燃料電池賦能。通過我們新的技術。

 

       為什么做碳中和，因為大家很多人在想碳中和主要寄希望于風能和太陽能這些可再生能源，那么風能和太陽能最大的問題，它不穩(wěn)定，一年8760個小時，太陽能的發(fā)電時間，基本大概中國平均就是1700小時，所以很多人你們聽到說是現(xiàn)在太陽能比火電都便宜了，這個話只對了1/7。在1/7的時間里邊是的，但是其他6/7的時間，它的成本還是火電的好幾倍。

 

       因為中國的風能、太陽能發(fā)展了40年，我們現(xiàn)在的發(fā)電量也大概就是兩億噸標準煤的發(fā)電量。而中國的總共發(fā)電量是22億噸的煤。而且這兩億噸煤發(fā)展的時候，棄風、棄電效應也非常嚴重。為什么呢？是因為電網(wǎng)只能容納15%的非穩(wěn)定電源。你風能、太陽能發(fā)出來（電），我電網(wǎng)沒法承受，也沒法用，（所以）說今天的棄風棄電現(xiàn)象已經(jīng)非常嚴重，你要再繼續(xù)增加，儲能問題解決不了的話，你只能棄得更多。

 

       那么怎么辦？我們提出來就像把太陽能和風能轉成一個液體，類似甲醇的液體的東西，用它來儲氫，那么今天液體能源的所有的新的概念都可以應用。

 

       正如我們南科大的校長、原來清華大學副校長薛其坤院士跟埃隆•馬斯克對話講說，未來一個技術的突破就是怎么把太陽能和風能充分利用起來，但是我認為真正利用起來大規(guī)模（應用），是應該把風能、太陽能儲成以液體的形式儲存。今天是甲醇，未來也可能是其他更好的液體。把它（以）液體（形式）儲下來，再利用人類幾萬億美金建的液體基礎設施，就可以做到碳中和，而且也可以讓電動車和燃料電池有更大的發(fā)展。

 

       我的演講就到此結束。

 

       謝謝各位。