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(gòu)成水的氫和氧……將會成為供暖和照明的無限能源。”曾經(jīng)的科幻，正照進(jìn)現(xiàn)實。隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，氫能作為清潔高效的二次能源備受關(guān)注。本科專業(yè)中也有和“氫”相關(guān)的專業(yè)，讓我們跟隨華北電力大學(xué)能源動力與機械工程學(xué)院副院長沈國清老師、氫能科學(xué)與工程教研室副主任楊天讓老師，一起來了解氫能科學(xué)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(zhuǎn)換效率高、可再生等優(yōu)勢�！比A北電力大學(xué)氫能科學(xué)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(luò)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(xué)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(xué)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(xué)科人才培養(yǎng)。
以華北電力大學(xué)為例，該專業(yè)知識體系包含化學(xué)工程、材料科學(xué)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(shè)置包括：1.大電力學(xué)科體系下的工科公共基礎(chǔ)課程，數(shù)學(xué)、物理、計算機、思政、體育、英語等；2.多學(xué)科交叉專業(yè)基礎(chǔ)課程，涵蓋了化學(xué)、材料、工程熱物理、電氣、機械和控制學(xué)科的關(guān)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(jìn)階知識的專業(yè)選修課程，包括科研進(jìn)展、熱點應(yīng)用和關(guān)鍵工具技能的教學(xué)；5.實踐課程體系根據(jù)核心課程和產(chǎn)業(yè)需要，設(shè)置了基礎(chǔ)實驗、科研實驗和產(chǎn)業(yè)實踐模塊。
特設(shè)布控專業(yè)，審批要求嚴(yán)格
“氫能科學(xué)與工程專業(yè)（080506KT）于2022年正式進(jìn)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(shè)專業(yè)又屬于特別設(shè)置的專業(yè)，兼有控制專業(yè)與特設(shè)專業(yè)的屬性和特性。”華北電力大學(xué)能源動力與機械工程學(xué)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(zhuǎn)變?yōu)槟茉搭I(lǐng)域的基礎(chǔ)屬性，社會關(guān)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(shè)氫能本科專業(yè)需要加以引導(dǎo)和控制，要對專業(yè)設(shè)置進(jìn)行充分論證。目前來說國家對相關(guān)專業(yè)審批還是比較嚴(yán)格的�！�
二、專業(yè)與就業(yè)
“氫”風(fēng)徐來，方興未艾
第一次能源危機，氫能作為一種替代能源進(jìn)入人們的視野。在全球向低碳、綠色轉(zhuǎn)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(lǐng)域加快充電、加氫等設(shè)施建設(shè)。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(wù)院印發(fā)《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，統(tǒng)籌推進(jìn)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(zhuǎn)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(guān)于印發(fā)《加強碳達(dá)峰碳中和高等教育人才培養(yǎng)體系建設(shè)工作方案》的通知，提出要加快氫能技術(shù)及裝備專業(yè)人才的培養(yǎng)以及氫能相關(guān)學(xué)科的建設(shè)，以夯實我國氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的人才基礎(chǔ)。
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(yīng)用。到2060年，我國氫能需求預(yù)計達(dá)1.3億噸，其中工業(yè)需求占主導(dǎo)地位約60%，交通運輸領(lǐng)域?qū)⒅鹉陻U大規(guī)模達(dá)到31%。當(dāng)前，我國氫能及燃料電池主要應(yīng)用于交通領(lǐng)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(zhuǎn)化、氫能管理、氫能安全應(yīng)用等行業(yè)從事系統(tǒng)運行、檢測維護(hù)、檢驗分析、電池裝配與維護(hù)、安全監(jiān)管等工作，成為氫能技術(shù)領(lǐng)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(xué)和研究工作，以及深耕技術(shù)研發(fā)，成長為能源電力行業(yè)、氫能裝備和氫能技術(shù)應(yīng)用方向的復(fù)合型領(lǐng)軍人才。
隨著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展駛?cè)搿翱燔嚨馈保瑲淠墚a(chǎn)業(yè)正面臨人才缺口的問題日益凸顯。當(dāng)前氫能領(lǐng)域人才主要來自化學(xué)工程與技術(shù)、材料科學(xué)與工程、動力工程及工程熱物理、能源化學(xué)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(xué)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(chǔ)知識儲備不足，知識結(jié)構(gòu)單一的問題；在工程實現(xiàn)方面，國內(nèi)氫能領(lǐng)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(chǔ)薄弱、實訓(xùn)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(chǔ)理論和專業(yè)知識扎實、工程設(shè)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(fù)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(yù)計2050年達(dá)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(xué)反應(yīng)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(gòu)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(xué)校本科專業(yè)備案和審批結(jié)果的通知》，氫能科學(xué)與工程正式列入《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》，華北電力大學(xué)成為國內(nèi)首家設(shè)立該專業(yè)的本科院校。隨后，北京化工大學(xué)、安徽工業(yè)大學(xué)、鄭州輕工業(yè)大學(xué)等3所高校，經(jīng)批準(zhǔn)備案設(shè)置氫能科學(xué)與工程本科專業(yè)。
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學(xué)校 |
專業(yè) |
授予學(xué)位 |
修業(yè)年限 |
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華北電力大學(xué) |
氫能科學(xué)與工程 |
工學(xué) |
四年 |
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北京化工大學(xué) |
氫能科學(xué)與工程 |
工學(xué) |
四年 |
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安徽工業(yè)大學(xué) |
氫能科學(xué)與工程 |
工學(xué) |
四年 |
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鄭州輕工業(yè)大學(xué) |
氫能科學(xué)與工程 |
工學(xué) |
四年 |
氫能科學(xué)與工程屬于特設(shè)專業(yè)和控制開設(shè)專業(yè)，相關(guān)專業(yè)設(shè)置需要有高水平的學(xué)科和實驗室條件作為支撐，例如華北電力大學(xué)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(xué)科，北京化工大學(xué)的“化學(xué)工程與技術(shù)”學(xué)科為國家一流學(xué)科，且都有相應(yīng)的國家重點實驗室。
華北電力大學(xué)氫能專業(yè)依托兩個A類學(xué)科，側(cè)重于電氫耦合發(fā)展，目前有電解水制氫及燃料電池技術(shù)、儲氫技術(shù)、氫燃燒動力技術(shù)、氫電耦合綜合能源系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)等主要方向，未來將重點開展相關(guān)氫能技術(shù)在新型電力系統(tǒng)方面的融合應(yīng)用，驅(qū)動電力、交通、建筑和工業(yè)等部門的碳排放快速達(dá)峰。目前按能源動力類（氫能）進(jìn)行招生，去年在北京錄取平均分為621分。
北京化工大學(xué)氫能科學(xué)與工程專業(yè)隸屬于化學(xué)工程學(xué)院，其“氫能科學(xué)與工程”聚集了“化學(xué)工程與技術(shù)”、“材料科學(xué)與工程”、“動力工程及工程熱物理”、“化學(xué)”等優(yōu)勢學(xué)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(jìn)行大類招生。
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