前景日益重要的氫能 （係列講座10）

一、使用氫能是CO2減排的最終方案2007年11月27日，聯合國開發計劃署(UNDP)在其發布的《2007～2008人類發展報告》中，以極其嚴厲的措辭警告氣候變化會帶來雙重災難：首先是貧困人口的發展倒退，接著是全人類長期遭受威脅。這是聯合國開發計劃署第一次以氣候變化作為年度人類發展主題。而2006～2007年度，其關注的話題是水危機。全世界都感受到近年世界氣候變化帶來的影響：暖冬
、洪水、水資源短缺
、農作物減產
、海平麵上升、大量物種滅絕等災難性後果。煤
、石油、天然氣等化石能源使用時釋放出大量的溫室氣體，成為全球氣候變化的根本原因。據統計，工業革命以後CO2排放量超過了工業革命以前的總量
，這使大氣中CO2的濃度由工業革命前的275ppm增加到了現在380ppm，為地球曆史上65萬年以來的最高值，而在過去的100年中全球平均地麵氣溫已增加0.3～0.6℃。溫室氣體是二氧化碳、甲烷
、氧化亞氮、水汽等的統稱
，其中因為CO2的量最大而備受關注。主要來自化石燃料能源煤、石油、天然氣的燃燒，也來自其它方麵。現在有各種各樣的方法處理收集到的CO ，諸如製成塑料、廢礦井埋藏等，且不說這些方案是否經濟可行、安全可靠，事實上，麵對全世界每年280多億噸的CO2的巨大排放量，目前所有處理的CO 的數量都顯得微不足道、無濟於事！其實即便可以收集煤炭燃燒時生成的CO2，又有何處能放置如此大量的CO2？xianzaikexuejiatichuyongfeiqidekuangjingheyoujinglaifangzhi，danshizheyezhishiquanyizhiji。jiandangusuanyixia
，jiuqingchule。jiashemeitanhenchun，quanshitan，qifenziliangwei12。煤炭的容重粗略計為1400公斤／立方米
，不論煤炭用於何處，最終都變成穩定的CO2，CO2的分子量為44、密度約為2公斤／立方米。可見
，由煤產生的CO2
，其重量要變為3.7倍，而體積要擴大700倍！將原先體積致密的
、埋藏在地下的固體煤炭

，變成體積大700倍的氣體，所需要的存放空間可想而知。2007年2月在日本東京召開的第九屆亞洲氫能會上
，有日本專家提出將CO 放入深海，認為在3000米水下，CO2可以以液體的形態保存。當即就有許多反對意見。人們擔心水底存放大量CO2，會給深海生態帶來什麼影響？一旦地震，CO2是否會在短時間內大量釋放，造成嚴重後果？海水中CO2濃度增加
，會給海洋生物、魚類帶來什麼影響？這些都是未知數。人類使用的煤炭的量實在太大了
，無法解決煤炭產生的大量CO2的儲存問題。最好的辦法就是不用煤炭!但是現實又不允許，隻能一方麵找一些方法處理CO2不讓它直接排放到大氣中

；另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)要(yao)盡(jin)快(kuai)設(she)法(fa)采(cai)用(yong)替(ti)代(dai)燃(ran)料(liao)，減(jian)少(shao)煤(mei)炭(tan)的(de)使(shi)用(yong)量(liang)。減(jian)少(shao)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)的(de)最(zui)好(hao)辦(ban)法(fa)是(shi)使(shi)燃(ran)料(liao)去(qu)碳(tan)化(hua)
，即(ji)不(bu)用(yong)含(han)碳(tan)的(de)燃(ran)料(liao)。這(zhe)樣(yang)就(jiu)沒(mei)有(you)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)的(de)排(pai)放(fang)。最(zui)有(you)希(xi)望(wang)的(de)無(wu)碳(tan)燃(ran)料(liao)應(ying)當(dang)是(shi)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)，還(hai)有(you)核(he)能(neng)。在(zai)“無碳燃料”一時不能唱主角情況下，應該建議加速開發、應用“少碳燃料”
，如天然氣。縱觀能源發展史
，你會看到人類的能源先是用薪柴，然後用煤炭、石油
，接著將是天然氣。煤
、石油和天然氣都是碳氫化合物，它們的碳原子／氫的原子比率為：柴薪為10:1；煤為1:1
；石油為1:2；天然氣為1:4。人類所用的燃料中的碳原子的比例逐年下降，而氫原子的比例卻逐年上升。燃料的“氫化”是世界大趨勢。

二、人類利用能源的曆史人類利用能源的曆史大致經曆了柴草、煤炭、shiyoujitianranqidengjigenengyuanshiqi。conghuodeshiyongkaishi，renleidiyicizhipeileyizhongziranli，congershirenleihedongwujiechedifenkai。renleiliyongnengyuanshiyixinchai


、風力、shuilihetaiyangnengdengkezaishengnengyuankaishide
，houlaicaifaxianlemeitanheshiyoudenghuashinengyuan，ermuqianrenleiyouzaijijikaifaxinnengyuanhekezaishengnengyuan。congyuanshishehuidaomanchangdenulishehui，renlihechulishishengchandezhuyaodongli，zheshidechaicaobingbunengchanshengdongli。zaifengjianshehui
，jishujinyibufazhan，fengliheshuilideliyongshirenleizhaodaolekeyidaitirenlihechulidexinnengyuan。suizheshengchandefazhan
，shehuixuyaoderenenghedongliyuelaiyueduo。erchaicao、風力、水力所提供的能量受到許多條件的限製而不能大規模使用。煤的發現，提供了大量熱能，中國大約在春秋末(公元前500年)開(kai)始(shi)利(li)用(yong)煤(mei)炭(tan)作(zuo)燃(ran)料(liao)。但(dan)是(shi)直(zhi)到(dao)工(gong)業(ye)革(ge)命(ming)時(shi)期(qi)，蒸(zheng)汽(qi)機(ji)的(de)發(fa)明(ming)和(he)使(shi)用(yong)，奠(dian)定(ding)了(le)各(ge)國(guo)工(gong)業(ye)化(hua)的(de)基(ji)礎(chu)
，開(kai)辟(pi)了(le)人(ren)類(lei)利(li)用(yong)化(hua)石(shi)燃(ran)料(liao)作(zuo)動(dong)力(li)的(de)新(xin)時(shi)代(dai)
，煤(mei)炭(tan)才(cai)登(deng)上(shang)了(le)能(neng)源(yuan)的(de)主(zhu)角(jiao)地(di)位(wei)。蒸(zheng)汽(qi)機(ji)十(shi)分(fen)笨(ben)重(zhong)
，效(xiao)率(lv)又(you)低(di)，人(ren)類(lei)在(zai)生(sheng)產(chan)實(shi)踐(jian)中(zhong)又(you)發(fa)明(ming)了(le)新(xin)的(de)熱(re)機(ji)內(nei)燃(ran)機(ji)。內(nei)燃(ran)機(ji)的(de)使(shi)用(yong)，使(shi)機(ji)械(xie)工(gong)業(ye)發(fa)生(sheng)了(le)翻(fan)天(tian)覆(fu)地(di)的(de)變(bian)化(hua)引(yin)起(qi)了(le)能(neng)源(yuan)結(jie)構(gou)的(de)一(yi)次(ci)又(you)一(yi)次(ci)變(bian)化(hua)，石(shi)油(you)開(kai)始(shi)登(deng)上(shang)了(le)曆(li)史(shi)舞(wu)台(tai)。1859年(nian)美(mei)國(guo)開(kai)始(shi)石(shi)油(you)鑽(zuan)探(tan)。石(shi)油(you)與(yu)煤(mei)炭(tan)的(de)競(jing)爭(zheng)加(jia)速(su)了(le)世(shi)界(jie)工(gong)業(ye)化(hua)的(de)進(jin)程(cheng)，特(te)別(bie)是(shi)第(di)二(er)次(ci)世(shi)界(jie)大(da)戰(zhan)結(jie)束(shu)後(hou)，中(zhong)東(dong)一(yi)帶(dai)的(de)石(shi)油(you)大(da)量(liang)開(kai)發(fa)，廉(lian)價(jia)石(shi)油(you)使(shi)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)的(de)經(jing)濟(ji)像(xiang)吹(chui)氣(qi)球(qiu)似(si)地(di)膨(peng)脹(zhang)起(qi)來(lai)。天(tian)然(ran)氣(qi)已(yi)經(jing)開(kai)始(shi)在(zai)能(neng)源(yuan)領(ling)域(yu)發(fa)揮(hui)作(zuo)用(yong)，相(xiang)信(xin)氫(qing)能(neng)將(jiang)和(he)天(tian)然(ran)氣(qi)一(yi)樣(yang)在(zai)能(neng)源(yuan)領(ling)域(yu)發(fa)揮(hui)作(zuo)用(yong)。

三、新(xin)能(neng)源(yuan)替(ti)代(dai)舊(jiu)能(neng)源(yuan)的(de)過(guo)程(cheng)阻(zu)力(li)你(ni)或(huo)許(xu)要(yao)問(wen)，既(ji)然(ran)氫(qing)能(neng)是(shi)未(wei)來(lai)的(de)趨(qu)勢(shi)，為(wei)什(shen)麼(me)這(zhe)麼(me)難(nan)推(tui)動(dong)呢(ne)
？這(zhe)主(zhu)要(yao)是(shi)目(mu)前(qian)氫(qing)能(neng)技(ji)術(shu)還(hai)處(chu)在(zai)大(da)規(gui)模(mo)應(ying)用(yong)的(de)前(qian)夕(xi)
，要(yao)與(yu)現(xian)有(you)的(de)能(neng)源(yuan)技(ji)術(shu)競(jing)爭(zheng)，氫(qing)能(neng)還(hai)需(xu)要(yao)提(ti)高(gao)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)、降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)。其(qi)實(shi)更(geng)大(da)的(de)阻(zu)力(li)來(lai)自(zi)人(ren)們(men)本(ben)身(shen)的(de)習(xi)慣(guan)性(xing)思(si)維(wei)，我(wo)們(men)回(hui)顧(gu)人(ren)類(lei)能(neng)源(yuan)曆(li)史(shi)就(jiu)清(qing)楚(chu)了(le)。人(ren)類(lei)利(li)用(yong)能(neng)源(yuan)的(de)簡(jian)史(shi)就(jiu)是(shi)能(neng)源(yuan)技(ji)術(shu)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)，新(xin)能(neng)源(yuan)替(ti)代(dai)舊(jiu)能(neng)源(yuan)的(de)過(guo)程(cheng)。在(zai)這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，新(xin)能(neng)源(yuan)的(de)利(li)用(yong)總(zong)是(shi)受(shou)到(dao)各(ge)種(zhong)阻(zu)礙(ai)。從(cong)人(ren)類(lei)曆(li)史(shi)上(shang)三(san)次(ci)大(da)的(de)能(neng)源(yuan)替(ti)換(huan)來(lai)看(kan)，每(mei)次(ci)能(neng)源(yuan)替(ti)換(huan)中(zhong)對(dui)新(xin)能(neng)源(yuan)的(de)偏(pian)見(jian)主(zhu)要(yao)集(ji)中(zhong)於(yu)以(yi)下(xia)幾(ji)個(ge)方(fang)麵(mian)：

1、產業結構改變會使一部分人的利益受損在能源替換過程中，能源結構的變化將促使相關產業的結構發生變化。18世shi紀ji瓦wa特te發fa明ming了le以yi煤mei炭tan為wei能neng源yuan的de蒸zheng汽qi機ji
，確que立li了le煤mei炭tan的de能neng源yuan主zhu角jiao地di位wei。隨sui後hou英ying國guo進jin行xing了le產chan業ye革ge命ming，世shi界jie工gong業ye結jie構gou隨sui之zhi發fa生sheng了le重zhong大da變bian革ge，大da量liang的de動dong力li機ji械xie逐zhu漸jian替ti代dai了le手shou工gong業ye生sheng產chan方fang式shi。紡fang織zhi業ye動dong力li由you原yuan來lai的de人ren力li和he水shui力li變bian為wei以yi煤mei炭tan為wei能neng源yuan的de蒸zheng汽qi動dong力li，這zhe使shi得de大da量liang舊jiu有you的de手shou工gong紡fang織zhi工gong廠chang由you於yu生sheng產chan效xiao率lv低di下xia而er被bei淘tao汰tai，大da量liang紡fang織zhi工gong人ren失shi業ye。這zhe些xie失shi業ye工gong人ren由you於yu能neng源yuan結jie構gou變bian革ge而er使shi得de自zi身shen利li益yi受shou損sun，因yin而er對dui蒸zheng汽qi機ji和he以yi煤mei為wei主zhu要yao能neng源yuan持chi反fan對dui態tai度du。在zai英ying國guo曾zeng發fa生sheng了le多duo起qi工gong人ren聚ju眾zhong示shi威wei

，搗dao毀hui機ji器qi的de事shi件jian。在zai能neng源yuan替ti換huan過guo程cheng中zhong交jiao通tong運yun輸shu業ye也ye迅xun速su發fa展zhan

，火huo車che、汽車、輪船使原有的運輸工具如馬車、帆fan船chuan等deng被bei淘tao汰tai
，但dan這zhe也ye使shi新xin能neng源yuan的de利li用yong受shou到dao過guo阻zu礙ai。例li如ru
，人ren們men曾zeng懼ju怕pa火huo車che和he蒸zheng汽qi輪lun船chuan將jiang使shi飼si養yang馬ma的de人ren和he沿yan海hai貨huo運yun船chuan主zhu破po產chan，而er反fan對dui使shi用yong這zhe兩liang種zhong新xin的de交jiao通tong工gong具ju。

2、能源使用中(尤其是最初使用時)的(de)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)能(neng)源(yuan)使(shi)用(yong)中(zhong)的(de)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)是(shi)對(dui)新(xin)能(neng)源(yuan)產(chan)生(sheng)偏(pian)見(jian)的(de)又(you)一(yi)大(da)原(yuan)因(yin)。中(zhong)國(guo)的(de)煤(mei)炭(tan)礦(kuang)難(nan)事(shi)故(gu)不(bu)斷(duan)發(fa)生(sheng)
，造(zao)成(cheng)了(le)重(zhong)大(da)的(de)人(ren)員(yuan)傷(shang)亡(wang)和(he)財(cai)產(chan)損(sun)失(shi)。最(zui)近(jin)的(de)一(yi)次(ci)是(shi)2007年12月5日山西洪洞縣煤礦瓦斯爆炸事故致使105名(ming)礦(kuang)工(gong)死(si)亡(wang)，以(yi)致(zhi)山(shan)西(xi)省(sheng)代(dai)省(sheng)長(chang)孟(meng)學(xue)農(nong)代(dai)表(biao)該(gai)省(sheng)政(zheng)府(fu)向(xiang)國(guo)務(wu)院(yuan)做(zuo)檢(jian)討(tao)並(bing)請(qing)求(qiu)處(chu)分(fen)。其(qi)實(shi)煤(mei)礦(kuang)開(kai)采(cai)中(zhong)的(de)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)在(zai)人(ren)們(men)大(da)規(gui)模(mo)利(li)用(yong)煤(mei)的(de)初(chu)期(qi)就(jiu)已(yi)經(jing)出(chu)現(xian)了(le)。1913年10月14日，英國威爾士森亨尼特通用煤礦發生煤礦粉塵大爆炸，使整個礦井燒了起來，439名礦下工作的礦工被燒死，這是英國采礦史上最慘重的一次災難。在石油的使用過程中
，也存在巨大的安全問題。1997年6月4日上午，“大慶243”號油輪在南京水域因為靜電引發爆炸，造成包括船長在內的7人死亡
，遇難人員連屍體都沒找到。再說核能
，著名的切爾諾貝利核事故(1986年4月25日，切爾諾貝利核電站核燃料芯體溫度升高，失去控製發生爆炸

，爆炸將整個電站建築物炸毀
，在電站內和周圍有29人ren被bei炸zha死si。致zhi命ming的de放fang射she雲yun向xiang西xi在zai歐ou洲zhou擴kuo散san，盡jin管guan烏wu克ke蘭lan政zheng府fu采cai取qu了le疏shu散san城cheng市shi人ren口kou的de措cuo施shi，數shu以yi百bai計ji的de居ju民min還hai是shi得de了le嚴yan重zhong的de放fang射she病bing。全quan歐ou洲zhou受shou到dao核he輻fu射she汙wu染ran的de食shi品pin、作物和牲畜都必須毀掉)極大地阻礙了核能的利用。同樣的，在水電的開發利用過程中，建壩造水庫存在著泥沙淤積
、對魚類及生物多樣性的影響、下xia遊you水shui文wen及ji地di理li現xian象xiang的de改gai變bian等deng許xu多duo問wen題ti，這zhe也ye使shi得de對dui發fa展zhan水shui電dian的de質zhi疑yi之zhi聲sheng不bu斷duan增zeng強qiang。氫qing能neng也ye是shi一yi樣yang，雖sui然ran還hai沒mei有you發fa生sheng什shen麼me事shi故gu，人ren們men的de習xi慣guan思si維wei還hai是shi不bu斷duan質zhi疑yi氫qing能neng的de安an全quan問wen題ti。

3
、傳(chuan)統(tong)習(xi)慣(guan)思(si)維(wei)對(dui)新(xin)能(neng)源(yuan)的(de)阻(zu)礙(ai)能(neng)源(yuan)替(ti)換(huan)帶(dai)來(lai)的(de)產(chan)業(ye)結(jie)構(gou)變(bian)化(hua)改(gai)變(bian)了(le)人(ren)們(men)固(gu)有(you)的(de)生(sheng)活(huo)
，從(cong)而(er)對(dui)一(yi)些(xie)傳(chuan)統(tong)習(xi)慣(guan)和(he)思(si)維(wei)方(fang)式(shi)造(zao)成(cheng)了(le)衝(chong)擊(ji)，而(er)這(zhe)些(xie)傳(chuan)統(tong)習(xi)慣(guan)和(he)思(si)維(wei)方(fang)式(shi)也(ye)在(zai)某(mou)種(zhong)程(cheng)度(du)上(shang)阻(zu)礙(ai)著(zhe)新(xin)能(neng)源(yuan)和(he)相(xiang)關(guan)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)。例(li)如(ru)，1865年，英國人杜蘭德在北京城外修了一條僅500米(mi)長(chang)的(de)窄(zhai)軌(gui)小(xiao)鐵(tie)路(lu)，並(bing)且(qie)試(shi)行(xing)了(le)小(xiao)火(huo)車(che)。誰(shui)知(zhi)汽(qi)笛(di)一(yi)響(xiang)
，京(jing)城(cheng)人(ren)心(xin)裏(li)就(jiu)充(chong)滿(man)了(le)恐(kong)懼(ju)和(he)驚(jing)詫(cha)

，這(zhe)件(jian)事(shi)驚(jing)動(dong)了(le)京(jing)城(cheng)的(de)文(wen)武(wu)百(bai)官(guan)
，最(zui)後(hou)這(zhe)條(tiao)小(xiao)鐵(tie)路(lu)被(bei)清(qing)朝(chao)政(zheng)府(fu)強(qiang)行(xing)拆(chai)毀(hui)。在(zai)清(qing)末(mo)，不(bu)少(shao)地(di)方(fang)的(de)村(cun)民(min)就(jiu)是(shi)因(yin)為(wei)覺(jiao)得(de)蒸(zheng)汽(qi)機(ji)或(huo)鐵(tie)路(lu)妨(fang)礙(ai)風(feng)水(shui)便(bian)極(ji)力(li)阻(zu)礙(ai)建(jian)立(li)新(xin)工(gong)廠(chang)、修xiu建jian新xin鐵tie路lu。由you此ci可ke見jian

，新xin能neng源yuan的de大da規gui模mo開kai發fa和he利li用yong並bing不bu是shi一yi帆fan風feng順shun的de，這zhe一yi點dian對dui於yu氫qing能neng也ye是shi如ru此ci。前qian文wen已yi經jing說shuo過guo，氫qing能neng作zuo為wei一yi種zhong新xin型xing的de二er次ci能neng源yuan，它ta具ju備bei其qi它ta能neng源yuan所suo沒mei有you的de一yi些xie特te點dian：來源豐富
，因為地球上的氫主要以化合物的形式存在，而水是地球的主要資源
，地球表麵的70％以上被水所覆蓋；氫能使用過程無汙染，利用低溫燃料電池、通過電化學反應將氫轉化為電能和水的過程中不排放二氧化碳和氮氧化物
，沒有任何汙染
；氫能還可儲存、可再生，氫氣可以像天然氣一樣被大規模儲存。氫通過化學反應產生電能(或熱能)並生成水，而水又可以由電解再轉化為氫和氧，從而不斷循環。但是，目前氫能的發展中麵臨著比以往的能源更多的困難：氫能技術的發展一方麵受到傳統利益的阻礙
，另一方麵也有其他新能源的競爭；傳統能源的開發利用模式也阻礙著對氫能技術的投入。

四、不是結束的結束語盡管通過幾代人的努力

，我國的氫能已經不是一張白紙：我國是世界氫氣生產大國，年產量已達1000多萬噸。世界最大的煤製氫工廠不久將在我國神華集團投產。我國變壓吸附(PSA)提純氫氣的能力，已經高達每小時20萬立方米氫，跨入國際先進行列!我國電解水製氫設備已具備規模化生產能力
，並已經可以出口發達國家。國內已經可以生產國際標準的35MPa壓力的輕質儲氫罐
，而我國儲氫合金的生產能力處於世界先進之列。我國自製的燃料電池車在國際“必比登新能源汽車大賽”中zhong多duo次ci得de獎jiang

，氫qing氣qi內nei燃ran機ji汽qi車che也ye在zai研yan發fa中zhong，但dan是shi我wo國guo的de氫qing能neng發fa展zhan還hai是shi處chu於yu重zhong重zhong困kun難nan之zhi中zhong。針zhen對dui氫qing能neng發fa展zhan中zhong的de這zhe些xie困kun難nan，應ying該gai說shuo

，有you的de是shi可ke以yi通tong過guo技ji術shu的de發fa展zhan來lai克ke服fu的de，如ru氫qing能neng的de獲huo得de和he安an全quan等deng問wen題ti
；有的需要在批量生產中加以解決，如氫能的成本；有的則完全是傳統習慣勢力的偏見，應當製定積極的政策加以克服。

其實氫能並非完全沒有應用市場
，事實上天然氣／氫氣燃料內燃機汽車、燃料電池特種車輛、燃料電池不間斷電源、氫氧混合火焰切割機等已經具備和傳統設備競爭的能力
，它們的市場已經在那裏，就看你是否獨具慧眼。