氢能源

　　利用氢燃烧时放出的热量作为能源：

2H₂+O₂─→2H₂O+115.6kcal

氢的燃烧热为28900千卡／千克,大约是汽油燃烧热的三倍。反应产物是水，对环境没有污染，所以人们把氢称作干净能源。 
　　现在使用的化石燃料（石油和煤炭）资源，到21世纪50年代将接近枯竭，而且这种燃料对环境有严重的污染。国际科技界正在寻找新的能源，氢能源是其中之一。1976年组成的国际氢能协会，主要研究氢的发生、储存和利用。目前液氢已用作火箭燃料（见彩图）;液氢、液氨或储氢合金(见储氢材料)贮存的氢气已用作汽车燃料(见彩图)。但由于氢的生产成本高于化石燃料，推广使用尚有困难。  

 

氢能源能是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采、几乎完全依靠化石燃料。随着石化燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。

现在中国的氢能在国际上还有一定的地位，并不是有人想象的那么弱。首先从氢气的产量上来讲，我国应该是世界第一大产氢国。氢能的市场应用方面，现在大家总在争论，是不是还要十年、二十年等等。我就希望让大家看到氢能是比较有期望的，没有那么遥远和高成本。要不然的话，大家都觉得没意义。虽然从长远来看，氢能确实是一个必然的方向。

1.氢能在汽车领域的应用

　　　用氢作为汽车燃料，不仅干净，在低温下容易发动，而且对发动机的腐蚀作用小，可延长发动机的使用寿命。由于氢气与空气能够均匀混合，完全可省去一般汽车上所用的汽化器，从而可简化现有汽车的构造。更令人感兴趣的是，只要在汽油中加入4％的氢气。用它作为汽车发动机燃料，就可节油40％，而且无需对汽油发动机作多大的改进。氢能在汽车领域的应用还处于研究阶段，离实用化还有很长的路程要求。但氢能在其他领域的应用已经相当成成熟。 

2.氢能在碳钢切割领域的应用

　　近几年，由沃克能源公司研究的一种水燃料氢氧机，实现了在碳钢切割领域的应用，这种水燃料氢氧机设备以水能源产生氢氧燃料，取代了液化汽、丙烷、乙炔燃气。与乙炔相比，节省成本40%以上。氢氧焰切割不挂渣，切割速度快10%左右。 

两个领先：氢气产量世界第一，储氢材料产、销量第一

现在中国的氢能在国际上还有一定的地位，并不是有人想象的那么弱。首先从氢气的产量上来讲，我国应该是世界第一大产氢国，大概年产1000多万吨的氢

气。全世界最大的一个制氢工厂就在我国的鄂尔多斯，是用煤来制氢的，一年能够生产18万吨氢气。还有，我们跟日本一样，是世界最大的储氢材料产品国。中国和日本两国几乎包了全世界金属储氢材料的生产；而且我们的销售量比日本还大。 

最常见的储氢方法就是将氢气压缩，用高压气瓶储存。这方面我们跟国际水平相当，国际上现在车载350公斤压力的轻质储氢罐都成为标准产品了，我们国内也能自己生产；另外我们还在做700公斤压力瓶的，压力更大。 

通常，高压瓶的制造是这样的过程。拿一个钢锭把它烧红了，锻成一个像瓶子一样的部件，然后焊好。这样的钢瓶什么缺点？因为它要耐压，瓶的壁就要厚，很费材料。第二，罐最里面跟氢气接触的这材料要求抗氢气腐蚀的，而这样锻的罐子，整个罐子的材料都要抗氢气，自然就会贵了。现在主要的抗氢气的材料主要是铝、不锈钢和特种塑料。如果你用全不锈钢锻成一个高压罐，那价格就贵了。所以，车载高压氢气罐就用铝先做成一个罐子内胆，解决抗氢气腐蚀问题；但是不耐压，所以外面用极高强度的碳素纤维，比现在做羽毛球拍子、钓鱼杆的碳纤维的强度要高很多，在铝内胆外面缠一圈一圈的，这么样做出一个罐子来，就能够又能盛氢气，又耐高压。 

我国科学家用同样的方法，不用碳纤维缠了，用钢带缠做出一个罐子来，就可以放在地面用，罐子的容积很大，达到5立方米水容积，耐压高达700公斤。这个

是中国独创的特殊结构，国际上都还没有。 

目前，氢气作为能源来用就比较少，只是发射火箭时用一些。氢气主要是用在其它方面，比如说制造合成氨，石油的精炼、精制，汽油加氢等。氢气在交通燃料应用方面，目前在做的有氢燃料电池汽车，这个在2008年北京奥运会展示过了，2辆氢燃料电池大客车，20辆氢燃料电池小轿车，全程为北京奥运会服务，得到国内外一致好评。明年在上海举办世博会，准备用200辆氢燃料电池车，示范的效果会更大。氢内燃机汽车也在开发当中。所以总的来说，我国氢能项目是在不断的前进中，国际上也很重视。 

2008年国家还成立了一个中国氢能标准技术委员会，代码是SAC/TC309，专门来制定氢能国家标准，与国际氢能标准委员会接轨，我国氢能标准技术委员会的任务就是制定各种各样的氢能国家标准，保障我国氢能发展。 

氢能作为一个战略来讲，一步到位也很难。所以，几年前，我提出这样一个观念，搀一点氢的燃料的叫做“浅绿”，全是氢气的燃料就叫“深绿”。先从相对比较容易的“浅绿”做起，再逐步过渡到“深绿”。我也发表过文章，就是希望从氢和天然气的混合燃料，叫做HCNG，先推动起来。这里H是氢气，CNG是压缩天然气。 

接下来我们氢能标准委员会做的一个事情就是根据国际上的趋势，订立了加气站的国家标准。根据现有的加气站标准，一个加气站只准加氢一种燃料。这就有

问题了，现在总共也没几辆氢能汽车，你再让人家建个加氢站花了几百万，没有车来加氢，谁也不愿意。所以我们的标准就是多元化。一个加气站不只是能加氢，还能加汽油、柴油、天然气和氢气混合气等等。这样，一个加气站就能满足不同车辆的燃料需求了，加燃料的车多了，加气站就不赔钱；愿意做加气站的人多了，加氢气就方便，对氢能汽车推广就很有好处。 

我国，现在还没有这样的加气站，但是慢慢会发展起来，不可能一天一下子所有汽油全改成氢气。这是不可能的。现在主要还是汽油、柴油，将来把天然气做起来，那么HCNG就更现实，那不就达到我们使用氢能的目标了吗？ 

从长远来看，氢在两方面的应用是非常必要的。一个是交通方面。汽油、天然气也好，都是用一点少一点。五十年、一百年，没有了怎么办？这时候氢气开车最方便了。 

氢在交通方面的应用主要有两种方法。一个是燃料电池汽车，还有一个内燃机汽车。现在氢燃料电池挺贵，氢内燃机就便宜了，内燃机就和现在的汽车一样，用得起。但是，氢内燃机车现在的问题是什么呢？就是你没有地方加氢啊。所以把加气站搞成多燃料同时加，慢慢地做加气站的人多了。加氢就方便了，氢能汽车发展的障碍就少一个。 

氢的另一个非常必要的应用是在CCS，即碳捕集与储存方面。

氢能的市场应用方面，现在大家总在争论，是不是还要十年、二十年等等。我就希望让大家看到氢能是比较有期望的，没有那么遥远和高成本。要不然的话，大家都觉得没意义。虽然从长远来看，氢能确实是一个必然的方向。 

目前国际上来看，氢燃料电池车大规模的产业化，计划是2015年开始；这就很快了，六年而已。所以氢燃料电池车不是说遥不可及的。最近日本丰田汽车又提出2014年他们的氢燃料电池车要商业化。 

对家用燃料电池热电联供系统，日本政府已经出了政策，家用的燃料电池热电供应系统今年5月在日本开始上市销售了。当然，政府投资了不少钱。 

美国在推动家庭充气站。将来除了大型加气站以外，在家庭车库的角落放一个像立柜一样的设备，这样晚上不就充上氢了吗？使用这样的微型加气站，非常方便。氢气附属的基础设施建设也是推动氢能应用很重要的一个方面。 

目前我们国内的氢能发展，还是相对慢一点。有时我们的一些开发氢能的建议，没有能够及时反应到上面。我国科学界对氢能，也有一些不同的意见，这都很正常。但不能因此就不推动氢能前进。虽然目前氢能还是挺难的，但我们充满信心，一步一步走，虽然慢一点，但我们走一步就算成功一步。今年8月到印度

开第3届国际氢能技术大会，WHTC2009，印度前总统出席会议，发表长篇技术性报告，说2020年1000辆氢能HCNG车，到2020年印度要发展到100万辆氢能HCNG机动车，印度准备从HCNG车入手，开发氢能，直至氢燃料电池车。这些很值得我们思考。 

国    家	开发应用概况
美   国	美国一直重视氢能。2003年，布什政府投资17亿美元，启动氢燃料开发计划，该计划提出了氢能工业化生产技术、氢能存储技术、氢能应用等重点开发项目。2004年，美国建立了第一座氢气站，2005年底，加利福尼亚州的一个固定制氢发电装置“家庭能量站第三代”开始试用。这个装置用天然气制造氢气维持燃料电池。第三代比第二代的重量轻了30％，发电量却提高了25％，同时氢气的制造和储存能力提高了50％。
欧  盟	欧盟也加紧对氢能的开发利用。在2002—2006年欧盟第六个框架研究计划中，对氢能和燃料电池研究的投资为2500万—3000万欧元。北欧五国最近成立了“北欧能源研究机构”，通过生物制氢系统分析，提高生产生物氢能力。欧盟此举旨在把燃料电池和氢能源技术发展成为能源领域的一项战略高新技术，使欧盟在燃料电池和氢能源技术方面处于世界领先地位，欧盟将力争在2020年前建立一个燃料电池和氢能源的庞大市场。
印   度	研制成功一种通过金属氢化物驱动的清洁摩托车，虽然现在使用成本较高，但是由于氢燃料的成本很低，并且金属氢化物储能罐的寿命很长，因此从长远来看它还是一种非常经济的交通工具。此外，以氢能为燃料的烹饪炉、发电机组和氢照明灯等的研究也取得显著进展。
日  本	研究氢能比较早，目前燃料电池是日本氢能的主要发展方向。日本政府为促进氢能实用化和普及，进一步完善了汽车燃料供给制，全国各地建造了不少“加氢站”，近百辆燃料电池车已经取得牌照上路，计划到2030年，发展到1500万辆。迄今，日本燃料电池的技术开发以及氢的制造、运输、储藏技术已基本成熟