氢能为什么被称为21世纪最好的能源

 

 

是否有一种能源，在地球上储量巨大、燃烧效率高并且没有温室气体排放呢？有！而且很早就已经被发现，它就是氢能源。

 

氢燃烧时，主要生成水，不会产生一氧化碳、二氧化碳、粉尘颗粒等物质，氢能源清洁环保，是绿色的，是低碳的。

 

除了无污染之外，氢能源能量密度是很高的，天然气、石油、煤这些能量都不及它。氢气单位热值高，是同质量汽油、柴油、天然气等化石燃料热值的2.8-4倍。另外，氢气的转化效率也远超其他燃料，通过燃料电池，氢气的能源综合转化效率可以达到85%，而汽油、柴油发动机的能源综合转化率仅有30-40%左右。

 

 

氢的储量是巨大的。太阳给我们光明，是来自于氢的聚变反应。地球上的广阔海洋，水就是氢元素和氧元素组成的。氢元素是宇宙中含量最丰富、最原始也最简单的元素，占宇宙总质量的75%，如果按照原子个数来计算的话，氢原子的个数占宇宙总原子数的90%以上，地球上氢元素提取后释放的热量超出地球上所有化石燃料放出的热量9000倍。

 

氢为什么至今未能大范围应用呢？

 

因为氢元素很轻又很活泼，所以在地球只能以化合态存在，因此在制取、运输和利用上难度大、成本高。

 

 

地球上本来没有游离态的氢，就没有现成的氢气，需要分解带氢的化合物，比如水，比如硫化氢等等。要把氢提取出来就比较困难。海洋里面有这么多水，但是你要把氢拿出来就要付出很大的代价，要注入很高的能量，才能把水分子的化学键打断，把氢拿出来。因为氢氧键很难打断，所以这么多年来一直进展很慢。要通过电解水，得到一立方米氢气，需要差不多消耗4.5度电，这个成本就太高了。

 

 

另外，氢原子又轻、又小。氢的体积能量密度很低，要把它存储运走就效率比较低。所以运输它、储存它，就要用高压把它压到一个小的空间里面，即便是高压的钢瓶，一瓶也就装了几十克氢，连1公斤都没有。所以，如果要运输储存很多氢，需要的压力和体积就大得不得了。还有其它的办法运输储存氢，比如冷冻。降温到零下253度，氢就会变成液体，液氢，1立方米的液氢如果全部变为氢气，就变成800立方米。所以如果大规模运输氢可以用管道，这是最便宜的。可是，因为氢作为能源来用是最近的事情，所以运储氢气的管道不是太多，全世界只有几千公里。

 

氢能源，现在离我们有多远呢？

 

 

现在，人类从化石资源里面来获取氢源，这个技术已经算是成熟的。但是，要从水里面拿氢，还是有一定的困难。特别是用光、太阳能直接把水里面的氢拿出来，现在还是一个世界性的难题。如果氢取自于化石资源，因为在此过程中会排放二氧化碳，所以就把它叫为灰氢。人们追求是绿氢。用不产生碳的技术获得氢，氢就是很干净的，绿色的，就是绿氢。获得绿氢，现在有光催化、光电催化等技术，但是目前效率还不足以大规模工业化。

 

在氢能源存储和运输方面，中国科学家已经在实验室里做到了，用一种复合的建筑材料把氢吸进去，而且吸进的比例比较高。希望这种新进展能够迅速地被证实、产业化。

 

有了氢如何用？

 

 

氢能源的主要开发利用方向是新能源汽车。氢燃料电池能量密度是锂电池的一百多倍。续航能力优秀，一次充满大约5分钟，行驶距离可达到400公里以上。

 

中国氢能源的发展早已起步。以交通用氢为例，截至2020年底，全球有氢能源汽车大约3万多辆，其中中国7000多辆。全球共有加氢站500座，其中中国128座。中国氢能源的开发和利用都居于世界前列。但是对于人口基数大、资源消耗量大的中国来说，这还远远不够。如此清洁、高效的能源，应该在中国得到更好的应用。2019年，氢能源被首次写入《政府工作报告》。2021年提出要统筹推进氢能“制储输用”全链条发展。

 

氢能源的广泛应用势在必行。