氫能到底有多厲害 被寄予如此厚望？
2017-12-26 10:54:49
摘要：在日前召開的2017國際清潔能源論壇(澳門)上，氫能被列為主要議題之一。眾多國際知名的氫能專家學(xué)者和機(jī)構(gòu)，就氫能利用的現(xiàn)狀與前景進(jìn)行了充分討論。
在日前召開的2017國際清潔能源論壇(澳門)上，氫能被列為主要議題之一。眾多國際知名的氫能專家學(xué)者和機(jī)構(gòu)，就氫能利用的現(xiàn)狀與前景進(jìn)行了充分討論。氫能在推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系過程中將有何作用?未來氫能將如何發(fā)展?且聽與會(huì)專家解讀。
氫能有多厲害
“我今年80歲，如果能活到85歲，估計(jì)就會(huì)看到中國氫能產(chǎn)業(yè)鏈的形成。”國際清潔能源論壇(澳門)常務(wù)副理事長、三峽集團(tuán)原副總經(jīng)理袁國林在論壇期間高聲表達(dá)了對氫能的信心。
“21世紀(jì)將是氫能世紀(jì)，人類將告別化石能源而進(jìn)入氫能經(jīng)濟(jì)時(shí)代。”清華大學(xué)教授、國際氫能協(xié)會(huì)(IAHE)副主席毛宗強(qiáng)也對氫能信心滿滿。
“21世紀(jì)的終極能源必將是氫能。未來的氫能必將是可持續(xù)發(fā)展能源的核心，將成為支持世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵能源。”聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署能源環(huán)境處項(xiàng)目主任張衛(wèi)東同樣看好氫能前景。
氫能到底有多厲害，被寄予如此厚望?
氫是宇宙中最豐富的元素，地球表面沒有現(xiàn)成的氫氣，氫主要以化合物的形式存在，水是最重要的氫的化合物，而水又是世界上最廣泛的物質(zhì)。當(dāng)氫轉(zhuǎn)化為無污染、零排放的可再生能源后，人類不必像爭奪分布不均的石油那樣發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭，因此氫被譽(yù)為“和平能源”。
毛宗強(qiáng)告訴記者，除了資源豐富，氫燃燒產(chǎn)生的熱量也很大，是汽油發(fā)熱值的3倍，是除核燃料之外所有化石燃料、化工燃料和生物質(zhì)燃料中最高的。
更重要的是，從整個(gè)生命周期來看，與其他燃料相比，氫能也最清潔，氫燃料電池發(fā)電只產(chǎn)生清潔的水，而水又可以循環(huán)使用再產(chǎn)生氫，可以實(shí)現(xiàn)零排放。
另外，氫不僅可以發(fā)電、供熱，還可以作為交通能源，用途十分廣泛。
把握趨勢，順勢而為。我國在2016年8月8日發(fā)布的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中明確指出要發(fā)展氫能燃料電池技術(shù)。目前，我國已成為世界第一大產(chǎn)氫國。2015年我國產(chǎn)氫量超過了2200萬噸，占世界總產(chǎn)氫量的34%。
毛宗強(qiáng)預(yù)計(jì)，2020至2025年，我國氫能商業(yè)化將初見端倪。十年之內(nèi)，中國肯定會(huì)成為世界上最大的燃料電池市場。
前景很好，但尚處于發(fā)展初期的氫能也存在不少需要克服的障礙。
氫能還要邁過哪些檻?
氫能的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋制氫、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和利用等環(huán)節(jié)。中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)材料與化學(xué)學(xué)院、可持續(xù)能源實(shí)驗(yàn)室主任程寒松認(rèn)為，我國的制氫技術(shù)越來越成熟，可以大規(guī)模制氫。氫燃料電池的技術(shù)越來越成熟，市場規(guī)模也越來越大，燃料電池汽車已進(jìn)入市場，有些汽車已使用超過3萬小時(shí)，技術(shù)也相對成熟。
程寒松指出，當(dāng)前真正制約氫能經(jīng)濟(jì)大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸實(shí)際上在儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)。氫很難在常溫常壓條件下儲(chǔ)存，并在泄漏后有爆炸的危險(xiǎn)。若能突破儲(chǔ)存技術(shù)問題，氫便可以被廣泛用于各種動(dòng)力設(shè)備。
在論壇上，程寒松介紹了他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)利用不飽和芳香化合物催化加氫的方法，實(shí)現(xiàn)了氫能液態(tài)常溫常壓運(yùn)輸。這一技術(shù)不僅克服了傳統(tǒng)高壓運(yùn)輸高成本、高風(fēng)險(xiǎn)的弊病，還使得氫能在添加催化劑釋放后即可使用。
技術(shù)上不斷突破，政策上也需要不斷完善。毛宗強(qiáng)指出，雖然氫能發(fā)展最終要依靠市場的力量，但還離不開政府的扶持，政策的支持最為重要。
據(jù)美國能源部氫能燃料電池項(xiàng)目與技術(shù)辦公室主任SunitaSatyapal女士介紹，她所在的部門管理著全美國的氫能與燃料電池的研究與發(fā)展，管理氫能的正式官員有近30人，職責(zé)細(xì)化到有專人負(fù)責(zé)氫能生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、氫燃料電池、氫安全、氫標(biāo)準(zhǔn)制定等，還有專人負(fù)責(zé)與美國國防部、交通部及各州、氫能企業(yè)之間的協(xié)調(diào)溝通。
相比之下，我國沒有明確部門管理氫能也沒有專門責(zé)任人負(fù)責(zé)氫能，國內(nèi)對氫能項(xiàng)目的資助渠道雖多，但“九龍治水”，難言效率。所以，毛宗強(qiáng)建議，我國應(yīng)該成立跨部門的氫能項(xiàng)目主管機(jī)構(gòu)，統(tǒng)一規(guī)劃全國的氫能項(xiàng)目。
在終端應(yīng)用環(huán)節(jié)，加氫站的數(shù)量少也是制約氫燃料在交通領(lǐng)域推廣的主要因素。到目前為止，我國只有不到10個(gè)加氫站。而悖論如下：如果加氫不方便，人們就不愿意購買氫能汽車，如果沒有客戶，資本也就不愿意進(jìn)入加氫站建設(shè)環(huán)節(jié)。
好在一些企業(yè)已提前布局加氫站建設(shè)環(huán)節(jié)。北京雪人華氫新能源技術(shù)有限公司總經(jīng)理毛志明介紹，很多企業(yè)比如中海油、中石化，都將在廣東進(jìn)行加氫站選址，而且新的加氫站將會(huì)同加油站合建在一起，這樣可以節(jié)省土地，且便于推行。
在氫燃料交通工具方面，我國發(fā)展比較迅速?？萍疾坎块L萬剛曾表示，國家發(fā)展氫燃料電池可用“頂天立地”和“鋪天蓋地”來形容。“頂天立地”是要求氫能燃料電池技術(shù)要過硬、能夠站得住。“鋪天蓋地”是指燃料電池發(fā)展勢頭兇猛，可應(yīng)用領(lǐng)域較寬，在交通領(lǐng)域，不僅限于燃料電池公共汽車、燃料電池汽車，甚至燃料電池輕軌火車都要發(fā)展。實(shí)際上，我國已開通了兩條氫燃料電池公共汽車線路，一條在廣州，一條在佛山，每條線都有12輛車。我國也制造出了世界首臺燃料電池輕軌火車。
氫能的推廣和使用是一個(gè)漫長的過程。專家建議，無論是技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟建設(shè)還是在公眾認(rèn)知教育方面，氫能都需要繼續(xù)加強(qiáng)。
我國支持氫能發(fā)展的主要政策文件
《中國制造2025》
規(guī)劃了燃料電池車輛及制氫、加氫等配套設(shè)施的發(fā)展目標(biāo)：到2020年，燃料電池堆壽命達(dá)到5000小時(shí)，整車耐久性到達(dá)15萬公里，生產(chǎn)1000輛燃料電池汽車并進(jìn)行示范運(yùn)行;到2025年，制氫、加氫等配套基礎(chǔ)設(shè)施基本完善，燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)區(qū)域小規(guī)模運(yùn)行。
《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016--2030年)》
規(guī)劃了能源技術(shù)革命重點(diǎn)創(chuàng)新路線圖，部署了15項(xiàng)具體任務(wù)，“氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新”位列其中，標(biāo)志著氫能已經(jīng)納入我國能源戰(zhàn)略。
《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》
提出開展氫能技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)、部件、裝備、材料和平臺的研究要求，要將開發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術(shù)作為發(fā)展引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆技術(shù)之一加以規(guī)劃，布局新興產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)研發(fā)，贏得競爭優(yōu)勢。
國外氫能發(fā)展現(xiàn)狀
1.美國目前約有1800輛氫燃料電池車，其中約有330輛注冊在加利福尼亞州，這些車中大多為公交車、叉車。目前美國約有55座加氫站在運(yùn)行中，其中約30座為民用，幾乎全部位于加州。美國在建的加氫站約為60座。
2.德國目前已建造33座加氫站，對外開放23座。德國計(jì)劃到2030年建成300座加氫站。到2017年2月底，德國有481輛氫燃料電池車。
3.日本產(chǎn)經(jīng)省是日本氫和燃料電池技術(shù)的主管單位。日本大力支持氫和燃料電池發(fā)展。2017年初，日本首相安倍晉三表示，氫能源是能源安全的王牌和緩解全球變暖的措施。
日本的家庭用燃料電池?zé)犭娐?lián)供固定電站已于2009年正式商業(yè)化，已安裝了19萬多臺。在推進(jìn)燃料電池汽車方面，豐田、本田等公司都宣布實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。到2017年3月，日本有1800輛氫燃料電池轎車和兩輛氫燃料電池大巴在路上運(yùn)行，有92座加氫站，其中90座對公眾開放。
4.韓國要求到2030年出售的新車中要有10%為氫燃料電池車。按此比例，估計(jì)到2030年，韓國將會(huì)有18萬輛氫燃料電池轎車。
韓國計(jì)劃到2020年有1萬輛氫燃料電池轎車上路。目前，韓國共有加氫站11座，計(jì)劃到2020年達(dá)到100座。(參考文獻(xiàn)：《國際氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》)
氫能利用小史
?、俅蠹s在16世紀(jì)時(shí)，瑞士煉金術(shù)士發(fā)現(xiàn)了氫，最初氫被描述為“鐵溶解在硫酸中而產(chǎn)生的氣態(tài)物質(zhì)”。
②1783年，一個(gè)名為A.L.Lavoisier的人將這種可燃燒的氣體命名為“氫”。
?、?783年，法國物理學(xué)家雅克˙查爾斯發(fā)明了第一個(gè)氫氣球。
④在美國，航空航天局(NASA)是氫的最大用戶。從上世紀(jì)50年代開始，NASA就將液體氫作為燃料來推動(dòng)火箭?，F(xiàn)在氫已成為火箭領(lǐng)域的常用燃料?！?a href="http://" target="_blank" class="keylink">中國能源報(bào)》
