1874年，凡爾納在小說《神秘島》中寫道：“總有一天，水可以被電解為氫和氧，并用作燃料，而構成水的氫和氧……將會成為供暖和照明的無限能源�！痹�(jīng)的科幻，正照進現(xiàn)實。隨著“雙碳”目標的提出，氫能作為清潔高效的二次能源備受關注。本科專業(yè)中也有和“氫”相關的專業(yè)，讓我們跟隨華北電力大學能源動力與機械工程學院副院長沈國清老師、氫能科學與工程教研室副主任楊天讓老師，一起來了解氫能科學與工程專業(yè)。
一、專業(yè)解析
什么是氫能？氫能有什么優(yōu)勢？
“氫”既是元素周期表中原子質(zhì)量最輕的元素，又是宇宙中含量最多的元素�，F(xiàn)在，提起“氫”，我們已經(jīng)不再陌生。北京2022年冬奧會火炬，就是采用純氫作為燃料。冬奧會核心賽區(qū)也投入了700余輛氫燃料大巴車，用于日常交通。
“氫能是指將氫氣作為能源儲存和利用的載體。相比傳統(tǒng)燃料，氫能具有零排放、能源轉換效率高、可再生等優(yōu)勢�！比A北電力大學氫能科學與工程教研室副主任楊天讓老師介紹說，“氫能是一種高能量密度、高燃燒熱值的燃料，對比現(xiàn)有電動汽車，氫燃料汽車可以實現(xiàn)更長的行駛里程，且加氫僅需要幾分鐘的時間；做為能量載體，氫能對比電能可以有多種儲存方式，如高壓壓縮、低溫液化、固體儲氫等；同時，氫能還是少有的能夠儲存百吉瓦時以上的方式，且運輸方式多元，不受輸配電網(wǎng)絡限制，從而幫助可再生能源大規(guī)模消納，實現(xiàn)電網(wǎng)大規(guī)模調(diào)峰和跨季節(jié)、跨地域儲能�！�
新工科理念下的新型交叉型專業(yè)
氫能科學與工程專業(yè)是新工科理念下誕生的的新型交叉型專業(yè)，是一門綜合性學科，融合了制氫、運氫、儲氫、用氫以及氫安全等氫能全產(chǎn)業(yè)鏈條，開展全方位跨學科人才培養(yǎng)。
以華北電力大學為例，該專業(yè)知識體系包含化學工程、材料科學與工程、動力工程及工程熱物理、電氣工程等專業(yè)方向的內(nèi)容。課程體系設置包括：1.大電力學科體系下的工科公共基礎課程，數(shù)學、物理、計算機、思政、體育、英語等；2.多學科交叉專業(yè)基礎課程，涵蓋了化學、材料、工程熱物理、電氣、機械和控制學科的關鍵課程；3.面向制氫、儲氫、用氫、氫安全核心產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)的專業(yè)核心課程；4.針對進階知識的專業(yè)選修課程，包括科研進展、熱點應用和關鍵工具技能的教學；5.實踐課程體系根據(jù)核心課程和產(chǎn)業(yè)需要，設置了基礎實驗、科研實驗和產(chǎn)業(yè)實踐模塊。
特設布控專業(yè)，審批要求嚴格
“氫能科學與工程專業(yè)（080506KT）于2022年正式進入教育部本科專業(yè)目錄，大類為能源動力類，屬于控制開設專業(yè)又屬于特別設置的專業(yè)，兼有控制專業(yè)與特設專業(yè)的屬性和特性。”華北電力大學能源動力與機械工程學院副院長沈國清老師說：“目前，氫能產(chǎn)業(yè)逐漸由工業(yè)氣體的小眾屬性轉變?yōu)槟茉搭I域的基礎屬性，社會關注度高，但是行業(yè)和產(chǎn)業(yè)尚處于探索和示范階段，高校開設氫能本科專業(yè)需要加以引導和控制，要對專業(yè)設置進行充分論證。目前來說國家對相關專業(yè)審批還是比較嚴格的�！�
二、專業(yè)與就業(yè)
“氫”風徐來，方興未艾
第一次能源危機，氫能作為一種替代能源進入人們的視野。在全球向低碳、綠色轉型的大背景下，世界各國開始積極探索，利用氫燃料實現(xiàn)“無污染、零排放”。
我國2019年3月首次將氫能寫入《政府工作報告》，在公共領域加快充電、加氫等設施建設。2020年4月，《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》擬將氫能列入能源范疇。2021年10月，中共中央、國務院印發(fā)《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，統(tǒng)籌推進氫能“制—儲—輸—用”全鏈條發(fā)展。2022年3月，國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，氫能被確定為未來國家能源體系的重要組成部分和用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉型的重要載體，氫能產(chǎn)業(yè)被確定為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。2022年4月，教育部關于印發(fā)《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養(yǎng)體系建設工作方案》的通知，提出要加快氫能技術及裝備專業(yè)人才的培養(yǎng)以及氫能相關學科的建設，以夯實我國氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的人才基礎。
產(chǎn)業(yè)人才缺口凸出
據(jù)楊老師介紹，氫能產(chǎn)業(yè)鏈的上游為制氫，中游是氫儲運，下游為氫的綜合應用。到2060年，我國氫能需求預計達1.3億噸，其中工業(yè)需求占主導地位約60%，交通運輸領域將逐年擴大規(guī)模達到31%。當前，我國氫能及燃料電池主要應用于交通領域，圍繞氫燃料電池汽車已經(jīng)形成了氫氣制、儲、運、用全產(chǎn)業(yè)鏈。
畢業(yè)生可在布局氫能產(chǎn)業(yè)的能源動力和電氣類國央企、氫燃料電池企業(yè)、新能源汽車企業(yè)、新能源電力企業(yè)、氫能制取、氫能轉化、氫能管理、氫能安全應用等行業(yè)從事系統(tǒng)運行、檢測維護、檢驗分析、電池裝配與維護、安全監(jiān)管等工作，成為氫能技術領域的卓越工程師；也可選擇考研深造，在高等院校和科研院所從事教學和研究工作，以及深耕技術研發(fā)，成長為能源電力行業(yè)、氫能裝備和氫能技術應用方向的復合型領軍人才。
隨著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展駛入“快車道”，氫能產(chǎn)業(yè)正面臨人才缺口的問題日益凸顯。當前氫能領域人才主要來自化學工程與技術、材料科學與工程、動力工程及工程熱物理、能源化學工程專業(yè)、新能源材料與器件等專業(yè)。在專業(yè)能力方面，氫能專業(yè)在學科交叉、跨域培養(yǎng)方面還未形成體系，現(xiàn)有人才普遍面臨基礎知識儲備不足，知識結構單一的問題；在工程實現(xiàn)方面，國內(nèi)氫能領域的人才培養(yǎng)一直存在入門難度高、專業(yè)資源少、實驗基礎薄弱、實訓項目缺失等問題。氫能人才普遍缺乏工程經(jīng)驗，現(xiàn)有工程實踐能力難以滿足產(chǎn)業(yè)落地需求。未來，行業(yè)將持續(xù)需求基礎理論和專業(yè)知識扎實、工程設計和實踐技能突出以及創(chuàng)新能力和研究技能俱佳的知識復合型人才。
未來發(fā)展在“綠氫”
我國氫氣制取主要以化石燃料為主，占比約80%，未來一段時間，隨著可再生能源發(fā)電成本持續(xù)降低，電解制氫占比將逐年上升，預計2050年達到70%。
據(jù)楊老師介紹，氫氣不像煤、石油和天然氣可以直接從地下開采，必須從水、化石燃料等含氫物質(zhì)中制得，所以是二次能源。目前氫氣主要的制得方式還是化石能源的重整：比如甲烷，我們可以通過化學反應的方式去掉碳，把它變成氫氣；比如煉化石油過程中副產(chǎn)的氫氣，但這個缺點就是需要用到化石能源。所以，未來氫能尤其是可再生能源電解水制備“綠氫”，將成為構建清潔低碳、安全高效、可持續(xù)發(fā)展的能源體系的重要載體。
三、報考指南
2022年2月，教育部發(fā)布了《2021年度普通高等學校本科專業(yè)備案和審批結果的通知》，氫能科學與工程正式列入《普通高等學校本科專業(yè)目錄》，華北電力大學成為國內(nèi)首家設立該專業(yè)的本科院校。隨后，北京化工大學、安徽工業(yè)大學、鄭州輕工業(yè)大學等3所高校，經(jīng)批準備案設置氫能科學與工程本科專業(yè)。
|
學校 |
專業(yè) |
授予學位 |
修業(yè)年限 |
|
華北電力大學 |
氫能科學與工程 |
工學 |
四年 |
|
北京化工大學 |
氫能科學與工程 |
工學 |
四年 |
|
安徽工業(yè)大學 |
氫能科學與工程 |
工學 |
四年 |
|
鄭州輕工業(yè)大學 |
氫能科學與工程 |
工學 |
四年 |
氫能科學與工程屬于特設專業(yè)和控制開設專業(yè)，相關專業(yè)設置需要有高水平的學科和實驗室條件作為支撐，例如華北電力大學主要依托的“電氣工程”和“動力工程及工程熱物理”為教育部A級學科，北京化工大學的“化學工程與技術”學科為國家一流學科，且都有相應的國家重點實驗室。
華北電力大學氫能專業(yè)依托兩個A類學科，側重于電氫耦合發(fā)展，目前有電解水制氫及燃料電池技術、儲氫技術、氫燃燒動力技術、氫電耦合綜合能源系統(tǒng)關鍵技術等主要方向，未來將重點開展相關氫能技術在新型電力系統(tǒng)方面的融合應用，驅動電力、交通、建筑和工業(yè)等部門的碳排放快速達峰。目前按能源動力類（氫能）進行招生，去年在北京錄取平均分為621分。
北京化工大學氫能科學與工程專業(yè)隸屬于化學工程學院，其“氫能科學與工程”聚集了“化學工程與技術”、“材料科學與工程”、“動力工程及工程熱物理”、“化學”等優(yōu)勢學科師資力量。2023年按照工科試驗班（綠色化工與生物醫(yī)藥）進行大類招生。
|
