氢能作为一种清洁低碳、热值高、来源多样、储运灵活的绿色能源，被誉为21世纪的“终极能源”。
近年来，布局氢能逐渐成为不少国家实现碳中和目标，保证国家能源安全的一个重要战略选择。荷兰的TopDutch地区凭借其本身的清洁能源优势，成为欧洲“氢能中心”的创新高地；美国开发了新型太阳能电池板制氢；法国抓紧布局投资，收获重大进展。
荷兰打造欧洲“氢能中心”
北部地区站在前沿
作为全球创新之地，荷兰的北部——TopDutch地区正凭借自身的清洁能源优势，成为欧洲“氢能中心”的创新高地。
一直以来，氢能都是欧洲降低碳排放的重点发力领域。作为“风车王国”，荷兰不仅早早提出了打造欧洲“氢能中心”的勃勃雄心，也在创新的思维中“跑”出了“加速度”。而在荷兰的雄心中，位于北部的TopDutch地区则被称为欧洲“氢能之都”，也是欧洲“氢能中心”的创新高地。
TopDutch地区由位于荷兰最北部的格罗宁根、弗里斯兰和德伦特三个省组成。作为欧洲“氢能中心”的前沿，TopDutch地区早在2017年就制定并提出了第一个相当广泛的绿色氢经济区域路线图。
根据这一路线图，TopDutch地区成立了绿色氢能联盟，致力于打造欧洲首个绿色氢气生态系统。这一由能源行业和政府紧密合作的联盟制定了投资议程，为33个氢能项目提供了总计28亿欧元的共同投资。
2020年，世界第二大石油公司壳牌、荷兰天然气网络运营商Gasunie和格罗宁根海港共同宣布，2030年前，将在荷兰北部海岸建设一个发电量达3千兆瓦至4千兆瓦的风力发电厂，并计划于2040年将发电量增加到10千兆瓦。这一发电量足够供应1250万户家庭用电。但根据壳牌集团公布，该项目的电力并不供应普通电网，而是全部用于生产绿色氢能源，预计年产量可达100万吨。
顶层设计和投资议程的落地之外，TopDutch地区本身也是氢谷的所在地，具有极强的产业集聚优势。在燃料电池和氢气联合企业FCHJU的创新支持下，TopDutch地区开发了欧洲第一个全面运作的绿色氢气价值链。与此同时，这里拥有全世界最可靠的能源电网之一，也是大规模海上风电建立的绝佳选址——TopDutch地区被视为荷兰的“墙壁插座”，不仅是荷兰绿色能源的主要来源和起点，而且其电网的正常运行率高达99.999%，因为理想的玻璃纤维连接而在欧盟创下了最低的平均延迟时间。
目前，氢燃料电池汽车公司Hyzon Motors已经在TopDutch地区建立了欧洲第一家氢能卡车工厂。除了加速能源的低碳化，绿色化学则是TopDutch地区的另一大转型方向。荷兰北部具有最完整也同样雄心勃勃的绿色化学生态系统——欧洲化工城，这将成为世界上第一个通过共享原材料、共享技术和共享投资实现无化石、负二氧化碳和循环的化工集群。
荷兰北部在氢能等领域的先进技术、落地经验和已成型的生态系统，将成为更多企业入驻其中并汲取创新力量的动力所在。
美科学家取得可持续制氢突破
效率是同类装置近10倍
通过模仿自然光合作用的关键步骤，美国密歇根大学最近开发了一种新型太阳能电池板，在将水转化为氢和氧方面达到了9%的效率。这代表了技术上的飞跃，比同类太阳能分解水制氢设备效率高出近10倍。
研究人员称，这款全新装置最大的好处是降低了可持续制氢的成本。这是通过缩小半导体来实现的，半导体通常是设备中最昂贵的部分。密歇根大学科学家团队的自修复半导体可以承受相当于160个太阳的强光。研究成果已于近期发表在《自然》杂志上。
密歇根大学电气和计算机工程教授Zetian Mi领导了这项研究。Zetian Mi说：“最终，我们相信人工光合作用设备将比自然光合作用更有效，这将为实现碳中和提供一条途径。”
研究人员介绍，这一突出成果来自两个方面的进展。
第一个是在不破坏半导体的情况下，承受高强光的照射。
“与一些只在低光强度下工作的半导体相比，我们将半导体的尺寸减小为不到原来的1%。”密歇根大学电气和计算机工程研究员、该研究的第一作者Peng Zhou说：“用我们的技术生产氢气可能会非常便宜。”
第二个是新装置能利用太阳光谱中能量较高的部分来分解水，同时利用光谱中能量较低的部分来提供热量以促进反应。这种“魔力”是由一种半导体催化剂实现的，这种催化剂在利用阳光驱动化学反应时，会随着使用而自我修复，减轻一般催化剂通常会经历的退化反应。
具体而言，这种催化剂由氮化铟镓纳米结构制成，生长在硅表面。半导体晶片捕获光线，将其转化为自由电子和空穴。纳米结构中布满了直径为1/2000毫米的纳米级金属球，利用这些电子和空穴来帮助引导反应。
面板上有一层简单的绝缘层，将温度保持在75摄氏度的舒适温度，这一温度足以促进分解反应，同时也能使半导体催化剂发挥良好作用。室外版本的实验，在阳光和温度难以把控的情况下，将太阳能转化为氢燃料的效率达到6.1%。而在室内，该系统达到了9%的效率。
值得一提的是，研究人员指出，除了处理高光强度外，它还可以在通常对半导体不利的高温下工作。高温加速了水的分解过程，额外的热量也促使氢和氧保持分离，而不是重新结合并再次形成水。这两种方法都帮助研究小组收获了更多的氢气。
未来，密歇根大学科学家团队打算解决的下一个挑战是进一步提高效率，并实现产出直接输入燃料电池的超高纯度氢气。
法国抓紧布局投资
氢能发展“迈出一大步”
随着全球“双碳”目标的推进，法国近年来抓紧布局投资，收获重大进展。
2022年11月，法国政府宣布“已保证2吉瓦电解水制氢设备”，并重申发展绿氢是工业脱碳的支点之一。比照2020年9月发布的法国氢能战略路线图，这一数字确实是个不小的成绩。路线图设定的目标是到2030年，建成6.5吉瓦电解水制氢设备，年产绿氢70万吨。
据法国氢能协会统计，法国已部署的纯电解水制氢设备只有5兆瓦，其绿氢最大产能只有725吨/年。加上其他电解设备附带产生的氢气，法国目前年产绿氢4.5万吨，约占氢气年产量的5%，其余产量均为基于化石燃料的灰氢。
法国氢能战略设定的目标还有使用无碳氢能逐步实现工业脱碳；发展氢能交通，每年减少600万吨碳排放；构建以法国技术为核心、覆盖全球的氢能产业链。
为了实现这三大目标，法国政府计划到2030年投资70亿欧元。2021年10月，法国总统马克龙宣布“法国2030”投资计划，其中一大目标是到2030年使法国成为绿氢领导者，为此承诺氢能投资再加19亿欧元。
2022年7月和9月，欧盟公布两批氢价值链“欧洲共同利益重大项目（IPCEI）”，总计76个项目，其中有法国提交的17个。法国政府宣布为这批项目投资21亿欧元，预期可撬动30多亿欧元私营投资。法国总理博尔内说，这意味着法国氢能发展“迈出一大步”。
在氢能应用方面，2022年10月巴黎车展亮相多款法国创新技术氢动力汽车，引起关注，显示法国发展氢能交通的长期投入和远期前景。汽车制造商与燃料电池及相关材料设备制造商的投资和伙伴关系正在拓展。得益于政策引导和财政支持，地方政府、交通运输公司、物流企业等用户对基于氢动力的轻型商用车辆、重型货车、公交车、垃圾车之类运载工具的订单也在逐渐增加。
在铁路交通领域，在电气化需要大量投资的低流量线路上，法国多个地区用氢动力替代柴油机车的测试正在推进。法国国家铁路公司计划2025年至2035年间，在34条线路上投入250列氢能机车。
