01 何謂氫能？

氫单葡，位于元素周期表之首深境，原子序數(shù)為1，在常溫常壓下為氣態(tài)雳梧，在超低溫高壓下又可成為液態(tài)旅雇。不過，氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)托逝，其中最主要的存在形式就是水跃旁，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%萤皂。根據(jù)科學(xué)論斷撒穷，氫的燃燒熱值很高匣椰，是汽油的3倍，酒精的3.9倍桥滨，焦炭的4.5倍窝爪，燃燒后的產(chǎn)物是水，因此十分清潔齐媒。氫能進(jìn)入我們?nèi)祟惖囊曇捌衙浚鋵?shí)由來(lái)已久，不過直到21世紀(jì)喻括，尤其是最近幾年邀杏，這種能源開始在世界能源舞臺(tái)上變得舉足輕重，成為能源領(lǐng)域的“炙熱點(diǎn)”唬血，于是氫的制取望蜡、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和應(yīng)用等技術(shù)突然成為舉世關(guān)注的焦點(diǎn)之一拷恨。董秀成教授：盡管上述疑惑在我心中依然盤旋脖律，但我似乎也在逐漸改變，至少在思維上已經(jīng)有所改變漩叶，比如如果人類能夠利用水來(lái)電解氫苹衰，并且所用電解的電力來(lái)自于清潔能源，并且成本不斷下降狞朦，那么這類氫能或許就符合基本邏輯棘爱。如果氫在自然界以獨(dú)立礦藏的形態(tài)存在，那么氫便是一次能源澎矗，可惜這種存在形態(tài)的氫實(shí)在是微乎其微柜棠，人類只能從其他物質(zhì)中來(lái)制取氫，比如電解水标晤、煤炭制氫和天然氣制氫等歇决，因此氫能在本質(zhì)上屬于二次能源。作為一個(gè)長(zhǎng)期研究能源經(jīng)濟(jì)的學(xué)者蕴轩，曾幾何時(shí)芹蟹，我對(duì)氫能發(fā)展并不看好，其中最核心的理由是這種能源屬于二次能源风居，在一次能源轉(zhuǎn)化過程中或在制氫過程中必然消耗大量的能源俘戈，而且還必然存在環(huán)境污染和二氧化碳排放的問題，并且成本很高净响，或許在能源開發(fā)和利用方面有可能“得不償失”少欺。氫能主體上屬于二次能源，關(guān)鍵在于其邏輯性、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性是否有生態(tài)平衡赞别、環(huán)境治理和應(yīng)對(duì)氣候變化的意義和價(jià)值畏陕。二次能源屬于聯(lián)系一次能源與能源用戶之間的中間紐帶，可以劃分為兩大類：一是“過程性能源”仿滔，二是“含能體能源”惠毁。無(wú)容置疑，電能是目前人類應(yīng)用最廣的“過程性能源”崎页，而汽油鞠绰、柴油和煤油等油品則是目前人類應(yīng)用最廣的“含能體能源”。從現(xiàn)實(shí)邏輯上看飒焦，由于“過程性能源”很難大量地被直接貯存蜈膨，因此汽車、輪船和飛機(jī)等機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具就無(wú)法大量使用從發(fā)電廠輸送出來(lái)的電能牺荠，只能大量地使用汽油强剥、柴油、航空煤油和液化天然氣等“含能體能源”例杰。然而拟晋，傳統(tǒng)未必一定持久，傳統(tǒng)也未必永遠(yuǎn)符合邏輯侥丝，隨著電動(dòng)汽車蛇狐、混合動(dòng)力汽車的興起和發(fā)展，“過程性能源”也可以替代“含能體能源”捺盖。根據(jù)邏輯推理芥吧，隨著化石能源不斷消耗疤嘴，資源終究會(huì)枯竭融唬，新的“含能體能源”也必然出現(xiàn)，其中氫能源便是其中的主要代表住卿。氫在自然界儲(chǔ)存十分豐富芋困，據(jù)估計(jì)氫元素構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75％，它廣泛存在于空氣中矫迹，另外在水利术、礦物燃料和各類碳水化合物之中普遍存在。除了核燃料熱值最高值外低矮，氫的發(fā)熱值最高印叁，其燃燒產(chǎn)生的熱值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于所有化石燃料、化工燃料和生物燃料等军掂。氫的燃燒性能良好轮蜕，燃點(diǎn)高，可燃范圍廣泛蝗锥，而且燃燒速度快跃洛，從熱值和燃燒角度看率触，氫絕對(duì)就是一種優(yōu)質(zhì)和高效的能源。另外汇竭，氫氣本身無(wú)毒葱蝗，燃燒后除了生成水和少量氮化氫之外，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)生態(tài)和環(huán)境有害的污染物细燎，而且沒有二氧化碳排放两曼，因此氫能屬于清潔能源，對(duì)于生態(tài)環(huán)境治理和減少二氧化碳排放均具有重大意義玻驻。

02 制氫方式與發(fā)展難點(diǎn)

如果人類利用化石能源制取氫参七，那么在制取過程中必然存在環(huán)境污染和二氧化碳排放，那么這類氫能或許便不太符合基本邏輯狱诊。

因此村次，根據(jù)制氫的方式，可以將其劃分為三種：綠氫件策、灰氫和藍(lán)氫痒弃。

1.綠氫是指通過可再生能源（如風(fēng)電、水電巩樟、太陽(yáng)能）制氫仆扰，也就是通過可再生發(fā)電，然后利用點(diǎn)解水來(lái)制氫艰捶，在制氫過程完全沒有碳排放祟放。

2.灰氫是指利用化石能源（煤炭、石油伤主、天然氣）制氫衡喧，也就是從化石能源中提取氫，在制氫過程中必然存在環(huán)境污染和二氧化碳排放玫氢。

3.藍(lán)氫是指使用石化能源（煤炭帚屉、石油、天然氣）制氫漾峡，其實(shí)與灰氫制取過程一致攻旦，區(qū)別在于在制氫過程中利用碳捕集和碳封存(CCS)技術(shù)，不讓二氧化碳排放到空氣中生逸。

因此牢屋，從邏輯上看，綠氫和藍(lán)氫具有一定的合理性槽袄，但成本可能很高烙无，經(jīng)濟(jì)性可能比較差，而灰氫的成本可能較低，經(jīng)濟(jì)性較好皱炉，不過合理性比較差怀估。然而，氫能之所以還沒有被我們?nèi)祟悘V泛地利用合搅，主要是因?yàn)闅淠茉诶贸杀竞图夹g(shù)方面多搀，還面臨著許多難點(diǎn)：

1.氫能制取成本高，如果從水中直接提取氫画了，那么需要用電解水技術(shù)虾驰，成本太高，在經(jīng)濟(jì)上不具備競(jìng)爭(zhēng)性嫌或；

2.氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸伊了，需要適合的壓力和溫度，因此對(duì)裝備和設(shè)備要求很高喝灌，存在技術(shù)和安全障礙等栅刚，需要技術(shù)不斷突破；

3.氫能利用需要標(biāo)準(zhǔn)極高的配套基礎(chǔ)設(shè)施嘉栽，建設(shè)和運(yùn)營(yíng)這些技術(shù)設(shè)施都需要大量的資金投入慈哗，進(jìn)而大大提高氫能利用的成本。

03 氫能發(fā)展存在爭(zhēng)議

目前损螃，世界能源問題事關(guān)人類社會(huì)發(fā)展筋悴，越來(lái)越成為世界熱點(diǎn)，人們對(duì)能源短缺問題更加恐懼筹聂，擔(dān)心傳統(tǒng)化石能源如煤炭和石油等終究被人類消耗殆盡暖悦，于是便從戰(zhàn)略上去思考能源供應(yīng)來(lái)源問題。在此背景下节芥，全世界范圍內(nèi)掀起新能源熱潮在刺，試圖擺脫對(duì)傳統(tǒng)化石能源的過度依賴，人們開始更加重視核能藏古、氫能增炭、太陽(yáng)能和風(fēng)能等新能源忍燥，但是到底哪種新能源能成為未來(lái)世界主流能源拧晕，還一直存在較大爭(zhēng)議和討論。其實(shí)梅垄，發(fā)展任何能源厂捞，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看其關(guān)鍵還在于這種能源的資源條件，當(dāng)然也要考慮能源技術(shù)突破等因素队丝，資源是基礎(chǔ)靡馁，技術(shù)是關(guān)鍵，如果沒有足夠的資源基礎(chǔ)，那么發(fā)展能源就成為無(wú)本之木和無(wú)源之水臭墨。目前赔嚎，世界對(duì)氫能的研究已經(jīng)走過了最初的“認(rèn)知”階段，從對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不斷摸索和探尋乐肿，到如今在某些國(guó)家或區(qū)域一連串的布局落地和基地建設(shè)珠技，再次讓人類燃起了對(duì)未來(lái)能源發(fā)展的遐想。不知有多少人软雹，甚至有不少專家曾經(jīng)說過嘲本，“比起加油站，我更怕加氫站的爆炸”丙煞，這或許說明氫作為喂喽化品，危險(xiǎn)性確實(shí)很大钢陨，對(duì)此我并不十分了解粹龄。當(dāng)然，也有業(yè)內(nèi)專家提出相反的結(jié)論材圈，比如有專家說過息栖，“汽油的危險(xiǎn)程度遠(yuǎn)甚于氫氣，在開放空間里奖瞳，氫氣的擴(kuò)散系數(shù)是汽油的12倍鹿蜀，而汽油的爆炸能量是相同體積氫氣的22倍。當(dāng)發(fā)生爆炸時(shí)服球，由于氫氣的密度遠(yuǎn)低于空氣茴恰，爆炸會(huì)發(fā)生在氣源上方，而汽油的爆炸發(fā)生在燃料周圍”斩熊。董秀成教授：對(duì)于這些爭(zhēng)論或辯論往枣，我一直本著“傾聽”或?qū)W習(xí)的態(tài)度，限于自己的專業(yè)所限粉渠，只能從邏輯思維的角度認(rèn)識(shí)和分析問題分冈，不能或沒有必要參與激辯之中。“事實(shí)勝于雄辯”霸株，只有科學(xué)才能說明真相雕沉，這是本人堅(jiān)持的基本立場(chǎng)。

04 氫能特點(diǎn)顯著

對(duì)于氫能源來(lái)說去件，具有如下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：

01坡椒、密度

按照元素周期表排列，氫元素排在第一位尤溜；對(duì)于重量來(lái)說倔叼，氫在在所有元素中最輕聘银；在正常標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氫的密度為0.0899克/升胖移。

02替独、形態(tài)

氫的存在形態(tài)比較靈活，可以是氣態(tài)或液態(tài)鞠撑，也可可以以固態(tài)的氫化物存在加鄙。由于氫形態(tài)靈活，因此便于貯運(yùn)方式和使用環(huán)境的各種需要速郑。在一般常態(tài)下溜盾，氫以氣態(tài)存在。當(dāng)溫度為達(dá)到-252.7°C時(shí)溃皮，氫可以成為液體盔却。若將壓力增大到數(shù)百個(gè)大氣壓時(shí)，氫也可以變成固體熬皮。

03奖锦、導(dǎo)熱性

對(duì)于導(dǎo)熱性來(lái)說，氫在所有氣體中導(dǎo)熱性最好幽七，比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍景殷，是很好的傳熱載體。

04澡屡、分布

在自然界猿挚，氫是最普遍的元素。氫除了在空氣中存在外驶鹉，主要以化合物形態(tài)貯存于水中绩蜻，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)，因此氫資源十分豐富室埋。

05办绝、發(fā)熱值

除了核燃料外，氫的發(fā)熱值最高姚淆，達(dá)到142孕蝉，351千焦耳/千克。氫的熱值是汽油發(fā)熱值的3倍腌逢，可見其能量效應(yīng)顯著降淮。

06、燃燒性

氫的燃燒性能非常好纺榨，與空氣混合時(shí)榄湿，燃燒范圍廣，燃點(diǎn)高彰怒，速度快宛扒。

07、環(huán)境性

與其他燃料相比凶健，氫沒有毒治队，燃燒時(shí)最清潔。氫燃燒后添祈，除生成水和少量氨氣外不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的污染物鼻肉。而氨氣經(jīng)過適當(dāng)處理后也不會(huì)污染生態(tài)和環(huán)境。氫燃燒生成的水恒猴，還可以繼續(xù)用來(lái)制氫荡拌，如此可以循環(huán)反復(fù)利用。

08诉母、利用方式

氫的利用方式比較靈活窿猿，可以作為燃料用來(lái)燃燒，也可以生產(chǎn)燃料電池常侣，當(dāng)然也可以轉(zhuǎn)換成固態(tài)作為結(jié)構(gòu)材料蜡饵。

05 氫能或許將成為世界未來(lái)主流能源之一

任何事物，其發(fā)展都不以人的意志為轉(zhuǎn)移胳施。氫能發(fā)展溯祸，不管你支持也好，反對(duì)也罷舞肆，能否發(fā)展在于大勢(shì)焦辅，而非人之意志。從氫能的資源潛力來(lái)看椿胯，由于氫能資源潛力十分巨大氨鹏，似乎是取之不絕，用之不盡压状，因此氫能絕對(duì)具有未來(lái)發(fā)展的先決條件仆抵，而且也具有明顯的優(yōu)勢(shì)。正是基于氫能資源豐富的良好條件种冬，世界各國(guó)科學(xué)家都十分重視氫能科技研發(fā)镣丑，并且將氫能作為能源研發(fā)和利用的攻關(guān)重點(diǎn)。目前兢努，氫能被人類給與厚望漂岔，備受各國(guó)政府和能源企業(yè)的青睞，或許可以在未來(lái)人類社會(huì)能源發(fā)展和轉(zhuǎn)型過程中帶來(lái)巨大的空間贞卜。各類能源都有其內(nèi)在特點(diǎn)辰想，這是基本常識(shí)，人們似乎很難找到某種能源可以替代所有其他能源爹嘁，這更是人類歷史早已證明了客觀規(guī)律远驹。當(dāng)然梧部，與其他新能源相比，氫能有著自身獨(dú)有的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)安坏，其中最大的優(yōu)勢(shì)恐怕就是資源的潛力巨大泊嗤。氫能優(yōu)點(diǎn)，在于儲(chǔ)量豐富颈冶、燃燒快垮袭、無(wú)毒害和發(fā)熱值高等。但是氫能缺點(diǎn)在于制造成本高摆抑，而且還不穩(wěn)定转砖。作為一種二次能源，氫能來(lái)源廣泛鲸伴，清潔低碳府蔗，應(yīng)用場(chǎng)景豐富，而且有利于推動(dòng)傳統(tǒng)化石能源的清潔高效利用挑围，可以支撐可再生能源的大規(guī)模發(fā)展礁竞。我們看待事物，既要看現(xiàn)實(shí)杉辙，更要看未來(lái)模捂。近年來(lái)，全球能源轉(zhuǎn)型正在加快蜘矢，氫能及氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速狂男，并逐步成為全球能源科技革命和未來(lái)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要方向。從歷史發(fā)展來(lái)看品腹，在二戰(zhàn)期間岖食，人們便開始研發(fā)氫能技術(shù)，并且不斷取得實(shí)際研究的效果而逐漸得到實(shí)際利用舞吭，比如氫能已經(jīng)被用作V-2火箭的液體推進(jìn)劑泡垃。當(dāng)今火箭的燃料也大都以液氫為主，科學(xué)家已經(jīng)開始研究在超音速飛機(jī)和洲際客機(jī)上利用氫能作動(dòng)力的燃料骚钮，氫能源汽車已經(jīng)被開發(fā)并投入試運(yùn)行秘鳞。人類需要設(shè)想，需要想象设鼎，需要展望叔人。我們可以大膽設(shè)想，如果氫能源汽車一旦在全世界范圍內(nèi)得到大規(guī)模的普及和利用阿席，那么全球能源格局和能源結(jié)構(gòu)必將發(fā)生革命性的變化伍奏。一個(gè)產(chǎn)業(yè)是否具有前途，關(guān)鍵要看產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新趨勢(shì)和成本競(jìng)爭(zhēng)力菠吟。盡管目前氫能開發(fā)和利用還要受到成本肿蚂、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等條件的約束啊衣，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)趨勢(shì)來(lái)看，人類智慧無(wú)限相品，創(chuàng)新動(dòng)力無(wú)窮卧他，技術(shù)不斷進(jìn)步示婉，制氫成本必然下降品山。最近幾年來(lái)，由于技術(shù)進(jìn)步和各國(guó)政府政策支持烤低，氫能產(chǎn)業(yè)逐步成為全球能源領(lǐng)域的重要發(fā)展方向肘交，這將有助于未來(lái)全球能源格局的重塑。人類需要面對(duì)挑戰(zhàn)扑馁，但是更應(yīng)把握機(jī)遇涯呻。我們必須相信科學(xué)，相信技術(shù)在不斷創(chuàng)新腻要，當(dāng)上述瓶頸問題獲得解決之時(shí)复罐，氫能便會(huì)迎來(lái)春天，最終將成為人類社會(huì)的主流能源之一雄家。