氫能是一種二次能源，它是通過一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油、天然氣可以直接開采，今下幾乎完全依靠化石燃料制取得到，如果能回收利用工程廢氫，每年大約可以回收到大約1億立方米，這個(gè)數(shù)字相當(dāng)可觀。氫能源被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，人類?duì)氫能源應(yīng)用自200年前就產(chǎn)生了興趣，到20世紀(jì)70年代以來，世界上許多國(guó)家和地區(qū)就廣泛開展了氫能源研究。這個(gè)階段需要政府加大研發(fā)力度的投入，以保證中國(guó)在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)方面的水平和領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

特點(diǎn)

氫能是公認(rèn)的清潔能源，作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。21世紀(jì)，我國(guó)和美國(guó)、日本、加拿大、歐盟等都制定了氫能發(fā)展規(guī)劃，并且目前我國(guó)已在氫能領(lǐng)域取得了多方面的進(jìn)展，在不久的將來有望成為氫能技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)先的國(guó)家之一，也被國(guó)際公認(rèn)為最有可能率先實(shí)現(xiàn)氫燃料電池和氫能汽車產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家。

當(dāng)今世界開發(fā)新能源迫在眉睫，原因是所用的能源如石油、天然氣、煤，石油氣均屬不可再生資源，地球上存量有限，而人類生存又時(shí)刻離不開能源，所以必須尋找新的能源。隨著化石燃料耗量的日益增加，其儲(chǔ)量日益減少，終有一天這些資源、能源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的儲(chǔ)量豐富的新的含能體能源。氫正是這樣一種在常規(guī)能源危機(jī)的出現(xiàn)和開發(fā)新的二次能源的同時(shí)，人們期待的新的二次能源。 氫位于元素周期表之首，原子序數(shù)為1，常溫常壓下為氣態(tài)，超低溫高壓下為液態(tài)。作為一種理想的新的合能體能源，它具有以下特點(diǎn)：

重量最輕：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，密度為 0.0899g/l，－252.7℃時(shí)，可成為液體，若將壓力增大到數(shù)百個(gè)大氣壓，液氫可變?yōu)榻饘贇洹?/p>

導(dǎo)熱性最好：比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍。

普遍元色：據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的 75%，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。

回收利用：利用氫能源的汽車排出的廢物只是水，所以可以再次分解氫，再次回收利用。

理想的發(fā)熱值：除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。

燃燒性能好 :點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)有廣泛的可燃范圍，而且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。

無毒：與其他燃料相比氫燃燒時(shí)最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會(huì)產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、鉛化物和粉塵顆粒等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氮化氫經(jīng)過適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境，且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。產(chǎn)物水無腐蝕性，對(duì)設(shè)備無損。

利用形式多：既可以通過燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。

多種形態(tài)：以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。

耗損少：可以取消遠(yuǎn)距離高壓輸電，代以遠(yuǎn)近距離管道輸氫，安全性相對(duì)提高，能源無效損耗減小

利用率高：氫取消了內(nèi)燃機(jī)噪聲源和能源污染隱患，利用率高。

運(yùn)輸方便：氫可以減輕燃料自重，可以增加運(yùn)載工具有效載荷，這樣可以降低運(yùn)輸成本從全程效益考慮社會(huì)總效益優(yōu)于其他能源。

減少溫室效應(yīng)：氫取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應(yīng)

開發(fā)與利用

時(shí)至今日，氫能的利用已有長(zhǎng)足進(jìn)步。自從1965年美國(guó)開始研制液氫發(fā)動(dòng)機(jī)以來，相繼研制成功了各種類型的噴氣式和火箭式發(fā)動(dòng)機(jī)。美國(guó)的航天飛機(jī)已成功使用液氫做燃料。我國(guó)長(zhǎng)征2號(hào)、3號(hào)也使用液氫做燃料。利用液氫代替柴油，用于鐵路機(jī)車或一般汽車的研制也十分活躍。氫汽車靠氫燃料、氫燃料電池運(yùn)行也是溝通電力系統(tǒng)和氫能體系的重要手段。

世界各國(guó)正在研究如何能大量而廉價(jià)的生產(chǎn)氫。利用太陽能來分解水是一個(gè)主要研究方向，在光的作用下將水分解成氫氣和氧氣，關(guān)鍵在于找到一種合適的催化劑。如今世界上有50多個(gè)實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行研究，但至今尚未有重大突破，但它蘊(yùn)育著廣闊的前景。

隨著太陽能研究和利用的發(fā)展，人們已開始利用陽光分解水來制取氫氣。在水中放入催化劑，在陽光照射下，催化劑便能激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，把水分解成氫和氧。例如，二氧化鈦和某些含釕的化合物，就是較適用的光水解催化劑。人們預(yù)計(jì)，一旦當(dāng)更有效的催化劑問世時(shí)，水中取“火”——制氫就成為可能，到那時(shí)，人們只要在汽車、飛機(jī)等油箱中裝滿水，再加入光水解催化劑，那么，在陽光照射下，水便能不斷地分解出氫，成為發(fā)動(dòng)機(jī)的能源。

本世紀(jì)70年代，人們用半導(dǎo)體材料鈦酸鍶作光電極，金屬鉑作暗電極，將它們連在一起，然后放入水里，通過陽光的照射，就在鉑電極上釋放出氫氣，而在鈦酸鍶電極上釋放出氧氣，這就是我們通常所說的光電解水制取氫氣法。

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，一些微生物也能在陽光作用下制取氫。人們利用在光合作用下可以釋放氫的微生物，通過氫化酶誘發(fā)電子，把水里的氫離子結(jié)合起來，生成氫氣。前蘇聯(lián)的科學(xué)家們已在湖沼里發(fā)現(xiàn)了這樣的微生物，他們把這種微生物放在適合它生存的特殊器皿里，然后將微生物產(chǎn)生出來的氫氣收集在氫氣瓶里。這種微生物含有大量的蛋白質(zhì)，除了能放出氫氣外，還可以用于制藥和生產(chǎn)維生素，以及用它作牧畜和家禽的飼料。人們正在設(shè)法培養(yǎng)能高效產(chǎn)氫的這類微生物，以適應(yīng)開發(fā)利用新能源的需要。

引人注意的是，許多原始的低等生物在新陳代謝的過程中也可放出氫氣。例如，許多細(xì)菌可在一定條件下放出氫。日本已找到一種叫做“紅鞭毛桿菌”的細(xì)菌，就是個(gè)制氫的能手。在玻璃器皿內(nèi)，以淀粉作原料，摻入一些其他營(yíng)養(yǎng)素制成的培養(yǎng)液就可培養(yǎng)出這種細(xì)菌，這時(shí)，在玻璃器皿內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生出氫氣。這種細(xì)菌制氫的效能頗高，每消耗五毫升的淀粉營(yíng)養(yǎng)液，就可產(chǎn)生出25毫升的氫氣。

美國(guó)宇航部門準(zhǔn)備把一種光合細(xì)菌——紅螺菌帶到太空中去，用它放出的氫氣作為能源供航天器使用。這種細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁殖很快，而且培養(yǎng)方法簡(jiǎn)單易行，既可在農(nóng)副產(chǎn)品廢水廢渣中培養(yǎng)，也可以在乳制品加工廠的垃圾中培育。

對(duì)于制取氫氣，有人提出了一個(gè)大膽的設(shè)想：將來建造一些為電解水制取氫氣的專用核電站。譬如，建造一些人工海島，把核電站建在這些海島上，電解用水和冷卻用水均取自海水。由于海島遠(yuǎn)離居民區(qū)，所以既安全，又經(jīng)濟(jì)。制取的氫和氧，用鋪設(shè)在水下的通氣管道輸入陸地，以便供人們隨時(shí)使用。

核心提示

現(xiàn)在中國(guó)的氫能在國(guó)際上還有一定的地位，并不是有人想象的那么弱。首先從氫氣的產(chǎn)量上來講，我國(guó)應(yīng)該是世界第一大產(chǎn)氫國(guó)。氫能的市場(chǎng)應(yīng)用方面，現(xiàn)在大家總在爭(zhēng)論，是不是還要十年、二十年等等。我就希望讓大家看到氫能是比較有期望的，沒有那么遙遠(yuǎn)和高成本。要不然的話，大家都覺得沒意義。雖然從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，氫能確實(shí)是一個(gè)必然的方向。

氫能應(yīng)用

氫能在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

用氫作為汽車燃料，不僅干凈，在低溫下容易發(fā)動(dòng)，而且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的腐蝕作用小，可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。由于氫氣與空氣能夠均勻混合，完全可省去一般汽車上所用的汽化器，從而可簡(jiǎn)化現(xiàn)有汽車的構(gòu)造。更令人感興趣的是，只要在汽油中加入4％的氫氣。用它作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，就可節(jié)油40％，而且無需對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作多大的改進(jìn)。氫能在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用還處于研究階段，離實(shí)用化還有很長(zhǎng)的路程要求。但氫能在其他領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成成熟。

氫能在碳鋼切割領(lǐng)域的應(yīng)用

近幾年，由沃克能源公司研究的一種水燃料氫氧機(jī)，實(shí)現(xiàn)了在碳鋼切割領(lǐng)域的應(yīng)用，這種水燃料氫氧機(jī)設(shè)備以水能源產(chǎn)生氫氧燃料，取代了液化汽、丙烷、乙炔燃?xì)?。與乙炔水燃料氫氧機(jī)正在切割鋼板相比，節(jié)省成本40%以上。氫氧焰切割不掛渣，切割速度快10%左右。

中國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀

兩個(gè)領(lǐng)先：氫氣產(chǎn)量世界第一，儲(chǔ)氫材料產(chǎn)、銷量第一

現(xiàn)在中國(guó)的氫能在國(guó)際上還有一定的地位，并不是有人想象的那么弱。首先從氫氣的產(chǎn)量上來講，我國(guó)應(yīng)該是世界第一大產(chǎn)氫國(guó)，大概年產(chǎn)1000多萬噸的氫氣。全世界最大的一個(gè)制氫工廠就在我國(guó)的鄂爾多斯，是用煤來制氫的，一年能夠生產(chǎn)18萬噸氫氣。還有，我們跟日本一樣，是世界最大的儲(chǔ)氫材料產(chǎn)品國(guó)。中國(guó)和日本兩國(guó)幾乎包了全世界金屬儲(chǔ)氫材料的生產(chǎn)；而且我們的銷售量比日本還大。

最常見的儲(chǔ)氫方法就是將氫氣壓縮，用高壓氣瓶?jī)?chǔ)存。這方面我們跟國(guó)際水平相當(dāng)，國(guó)際上現(xiàn)在車載350公斤壓力的輕質(zhì)儲(chǔ)氫罐都成為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品了，我們國(guó)內(nèi)也能自己生產(chǎn)；另外我們還在做700公斤壓力瓶的，壓力更大。

通常，高壓瓶的制造是這樣的過程。拿一個(gè)鋼錠把它燒紅了，鍛成一個(gè)像瓶子一樣的部件，然后焊好。這樣的鋼瓶什么缺點(diǎn)？因?yàn)樗蛪?，瓶的壁就要厚，很費(fèi)材料。第二，罐最里面跟氫氣接觸的這材料要求抗氫氣腐蝕的，而這樣鍛的罐子，整個(gè)罐子的材料都要抗氫氣，自然就會(huì)貴了。現(xiàn)在主要的抗氫氣的材料主要是鋁、不銹鋼和特種塑料。如果你用全不銹鋼鍛成一個(gè)高壓罐，那價(jià)格就貴了。所以，車載高壓氫氣罐就用鋁先做成一個(gè)罐子內(nèi)膽，解決抗氫氣腐蝕問題；但是不耐壓，所以外面用極高強(qiáng)度的碳素纖維，比現(xiàn)在做羽毛球拍子、釣魚桿的碳纖維的強(qiáng)度要高很多，在鋁內(nèi)膽外面纏一圈一圈的，這么樣做出一個(gè)罐子來，就能夠又能盛氫氣，又耐高壓。

我國(guó)科學(xué)家用同樣的方法，不用碳纖維纏了，用鋼帶纏做出一個(gè)罐子來，就可以放在地面用，罐子的容積很大，達(dá)到5立方米水容積，耐壓高達(dá)700公斤。這個(gè)是中國(guó)獨(dú)創(chuàng)的特殊結(jié)構(gòu)，國(guó)際上都還沒有。

目前，氫氣作為能源來用就比較少，只是發(fā)射火箭時(shí)用一些。氫氣主要是用在其它方面，比如說制造合成氨，石油的精煉、精制，汽油加氫等。氫氣在交通燃料應(yīng)用方面，目前在做的有氫燃料電池汽車，這個(gè)在2008年北京奧運(yùn)會(huì)展示過了，2輛氫燃料電池大客車，20輛氫燃料電池小轎車，全程為北京奧運(yùn)會(huì)服務(wù)，得到國(guó)內(nèi)外一致好評(píng)。明年在上海舉辦世博會(huì)，準(zhǔn)備用200輛氫燃料電池車，示范的效果會(huì)更大。氫內(nèi)燃機(jī)汽車也在開發(fā)當(dāng)中。所以總的來說，我國(guó)氫能項(xiàng)目是在不斷的前進(jìn)中，國(guó)際上也很重視。

發(fā)展方向

2008年國(guó)家還成立了一個(gè)中國(guó)氫能標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)，代碼是SAC/TC309，專門來制定氫能國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，與國(guó)際氫能標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)接軌，我國(guó)氫能標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)的任務(wù)就是制定各種各樣的氫能國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，保障我國(guó)氫能發(fā)展。

氫能作為一個(gè)戰(zhàn)略來講，一步到位也很難。所以，幾年前，我提出這樣一個(gè)觀念，攙一點(diǎn)氫的燃料的叫做“淺綠”，全是氫氣的燃料就叫“深綠”。先從相對(duì)比較容易的“淺綠”做起，再逐步過渡到“深綠”。我也發(fā)表過文章，就是希望從氫和天然氣的混合燃料，叫做HCNG，先推動(dòng)起來。這里H是氫氣，CNG是壓縮天然氣。

接下來我們氫能標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)做的一個(gè)事情就是根據(jù)國(guó)際上的趨勢(shì)，訂立了加氣站的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)現(xiàn)有的加氣站標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)加氣站只準(zhǔn)加氫一種燃料。這就有問題了，現(xiàn)在總共也沒幾輛氫能汽車，你再讓人家建個(gè)加氫站花了幾百萬，沒有車來加氫，誰也不愿意。所以我們的標(biāo)準(zhǔn)就是多元化。一個(gè)加氣站不只是能加氫，還能加汽油、柴油、天然氣和氫氣混合氣等等。這樣，一個(gè)加氣站就能滿足不同車輛的燃料需求了，加燃料的車多了，加氣站就不賠錢；愿意做加氣站的人多了，加氫氣就方便，對(duì)氫能汽車推廣就很有好處。

我國(guó)，現(xiàn)在還沒有這樣的加氣站，但是慢慢會(huì)發(fā)展起來，不可能一天一下子所有汽油全改成氫氣。這是不可能的?，F(xiàn)在主要還是汽油、柴油，將來把天然氣做起來，那么HCNG就更現(xiàn)實(shí)，那不就達(dá)到我們使用氫能的目標(biāo)了嗎？

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，氫在兩方面的應(yīng)用是非常必要的。一個(gè)是交通方面。汽油、天然氣也好，都是用一點(diǎn)少一點(diǎn)。五十年、一百年，沒有了怎么辦？這時(shí)候氫氣開車最方便了。

氫在交通方面的應(yīng)用主要有兩種方法。一個(gè)是燃料電池汽車，還有一個(gè)內(nèi)燃機(jī)汽車?，F(xiàn)在氫燃料電池挺貴，氫內(nèi)燃機(jī)就便宜了，內(nèi)燃機(jī)就和現(xiàn)在的汽車一樣，用得起。但是，氫內(nèi)燃機(jī)車現(xiàn)在的問題是什么呢？就是你沒有地方加氫啊。所以把加氣站搞成多燃料同時(shí)加，慢慢地做加氣站的人多了。加氫就方便了，氫能汽車發(fā)展的障礙就少一個(gè)。

氫的另一個(gè)非常必要的應(yīng)用是在CCS，即碳捕集與儲(chǔ)存方面。

氫能產(chǎn)業(yè)化

氫能的市場(chǎng)應(yīng)用方面，現(xiàn)在大家總在爭(zhēng)論，是不是還要十年、二十年等等。我就希望讓大家看到氫能是比較有期望的，沒有那么遙遠(yuǎn)和高成本。要不然的話，大家都覺得沒意義。雖然從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，氫能確實(shí)是一個(gè)必然的方向。

目前國(guó)際上來看，氫燃料電池車大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化，計(jì)劃是2015年開始；這就很快了，六年而已。所以氫燃料電池車不是說遙不可及的。最近日本豐田汽車又提出2014年他們的氫燃料電池車要商業(yè)化。

對(duì)家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，日本政府已經(jīng)出了政策，家用的燃料電池?zé)犭姽?yīng)系統(tǒng)今年5月在日本開始上市銷售了。當(dāng)然，政府投資了不少錢。

美國(guó)在推動(dòng)家庭充氣站。將來除了大型加氣站以外，在家庭車庫的角落放一個(gè)像立柜一樣的設(shè)備，這樣晚上不就充上氫了嗎？使用這樣的微型加氣站，非常方便。氫氣附屬的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也是推動(dòng)氫能應(yīng)用很重要的一個(gè)方面。

目前我們國(guó)內(nèi)的氫能發(fā)展，還是相對(duì)慢一點(diǎn)。有時(shí)我們的一些開發(fā)氫能的建議，沒有能夠及時(shí)反應(yīng)到上面。我國(guó)科學(xué)界對(duì)氫能，也有一些不同的意見，這都很正常。但不能因此就不推動(dòng)氫能前進(jìn)。雖然目前氫能還是挺難的，但我們充滿信心，一步一步走，雖然慢一點(diǎn)，但我們走一步就算成功一步。今年8月到印度開第3屆國(guó)際氫能技術(shù)大會(huì)，WHTC2009，印度前總統(tǒng)出席會(huì)議，發(fā)表長(zhǎng)篇技術(shù)性報(bào)告，說2020年1000輛氫能HCNG車，到2020年印度要發(fā)展到100萬輛氫能HCNG機(jī)動(dòng)車，印度準(zhǔn)備從HCNG車入手，開發(fā)氫能，直至氫燃料電池車。這些很值得我們思考。

中國(guó)氫能行業(yè)發(fā)展分析

氫能源被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗祟悓?duì)氫能源應(yīng)用自200年前就產(chǎn)生了興趣，到20世紀(jì)70年代以來，世界上許多國(guó)家和地區(qū)就廣泛開展了氫能源研究。

氫燃料電池技術(shù)，一直被認(rèn)為是利用氫能，解決未來人類能源危機(jī)的終極方案。上海一直是中國(guó)氫燃料電池研發(fā)和應(yīng)用的重要基地，包括上汽、上海神力、同濟(jì)大學(xué)等企業(yè)、高校，也一直在從事研發(fā)氫燃料電池和氫能車輛。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車工業(yè)已經(jīng)成為中國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。2007年中國(guó)已成為世界第三大汽車生產(chǎn)國(guó)和第二大汽車市場(chǎng)。與此同時(shí)，汽車燃油消耗也達(dá)到8000萬噸，約占中國(guó)石油總需求量的1/4。在能源供應(yīng)日益緊張的今天，發(fā)展新能源汽車已迫在眉睫。用氫能作為汽車的燃料無疑是最佳選擇。

雖然燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)基本已經(jīng)被突破，但是還需要更進(jìn)一步對(duì)燃料電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)、提升，使產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟。這個(gè)階段需要政府加大研發(fā)力度的投入，以保證中國(guó)在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)方面的水平和領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。這包括對(duì)掌握燃料電池關(guān)鍵技術(shù)的企業(yè)在資金、融資能力等方面予以支持。

除此之外，國(guó)家還應(yīng)加快對(duì)燃料電池關(guān)鍵原材料、零部件國(guó)產(chǎn)化、批量化生產(chǎn)的支持，不斷整合燃料電池各方面優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的延伸。同時(shí)政府還應(yīng)給予相關(guān)的示范應(yīng)用配套設(shè)施，并且支持對(duì)燃料電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈予以培育等，以加快燃料電池車示范運(yùn)營(yíng)相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的制定和加氫站等配套設(shè)施的建設(shè)，推動(dòng)燃料電池汽車的載客示范運(yùn)營(yíng)。有政府的大力支持，氫能汽車一定能成為朝陽產(chǎn)業(yè)。