【科普】第50個世界地球日來臨，氫能將如何改變世界？

今天是2020年4月22日，也是第50個世界地球日。

▲地球日之父——丹尼斯·海斯

首個世界地球日由美國議員和哈佛大學學生丹尼斯·海斯於1970年發起
，隨著世界環境問題的日益嚴重和人們環保意識的逐漸提高

，這項活動逐漸成為全球性的公眾運動。我國也於上世紀90年代開始舉辦“世界地球日”活動，今年我國世界地球日的主題為“珍愛地球 人與自然和諧共生”。

一
、     為什麼要舉辦世界地球日？

世shi界jie地di球qiu日ri的de目mu標biao是shi通tong過guo呼hu籲xu提ti高gao政zheng府fu及ji民min眾zhong的de環huan保bao意yi識shi
，動dong員yuan人ren們men參can與yu到dao環huan保bao運yun動dong中zhong來lai，倡chang導dao綠lv色se低di碳tan生sheng活huo
，從cong而er改gai善shan地di球qiu日ri益yi嚴yan重zhong的de環huan境jing問wen題ti。

當前

，人類麵臨的環境問題主要有：森林、濕地湖泊的消失導致生物走向滅絕；能源燃燒排放的溫室氣體使全球變暖
，並引發極地冰蓋融化

、海平麵上升、旱澇災害等一係列連鎖反應；煤炭、石油
、天然氣等不可再生能源因過度開采而麵臨枯竭；臭氧層受到破壞等。

▲因冰川融化被困在浮冰上的北極熊母子

其中，能源問題是導致環境惡化的重要因素之一
，如何開發新型能源、優化現有能源結構成為了世界各國重點關注的焦點。

二、     氫能作為能源的優勢在哪

？

氫能被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源
，具有以下優點：

（一）資源豐富

氫在自然界中主要以化合物形態存在，如水
、碳氫化合物等；其中水占地球表麵的70%以上，是氫氣的豐富來源。

（二）來源多樣

氫氣可通過石油、煤、天然氣等化石能源重整，也可通過生物質裂解或微生物發酵等途徑製取
；可來自焦化、氯堿、鋼鐵、冶金等工業副產氣
；也可通過電解水來製取。其中，電解水製氫的方式因其零汙染、製取氫氣純度高、可再循環的特性而備受關注
，但缺點是耗電量大、成本高昂。

（三）靈活高效

氫熱值高（142KJ/g），是同質量焦炭、汽油等化石燃料熱值的3-4倍；通過燃料電池可實現綜合轉化效率85%以上
；

（四）可儲存性

在(zai)電(dian)力(li)過(guo)剩(sheng)的(de)地(di)方(fang)和(he)時(shi)間(jian)，可(ke)以(yi)用(yong)氫(qing)的(de)形(xing)式(shi)將(jiang)電(dian)能(neng)或(huo)熱(re)能(neng)儲(chu)存(cun)起(qi)來(lai)，在(zai)合(he)適(shi)的(de)時(shi)間(jian)和(he)地(di)點(dian)再(zai)釋(shi)放(fang)，這(zhe)也(ye)是(shi)氫(qing)能(neng)在(zai)其(qi)他(ta)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)中(zhong)得(de)天(tian)獨(du)厚(hou)的(de)優(you)勢(shi)。

（五）應用場景豐富

氫能既可以直接為煉化
、鋼鐵、冶金等行業提供高效原料
、還原劑和高品質的熱源，有效減少碳排放

；可以通過燃料電池技術應用於汽車、軌道交通、船舶等領域

，降低長距離高負荷交通對石油和天然氣的依賴
；還可以應用於分布式發電，為家庭住宅、商業建築等供電供暖。

三、     麵對日益嚴峻的環境問題，氫能將如何改變世界？

(一)        氫能對實現低碳能源有著比較顯著的效果

主要表現在以下三個方麵：一是用氫直接代替石油，用於交通燃料
；二是在高碳化石燃料煤的利用中, 未來將采用二氧化碳捕集及貯存技術 (即CCS技術) , 此時, 氫氣是煤氣化的主要產品, 實際上是將煤製氫、同時捕集二氧化碳, 再利用氫的能量;三是氫在可再生能源利用中起提高能源質量的作用。2007年我國消費能源26.5億噸標煤, 其中交通運輸行業用2.06億噸標準煤
，占我國能源消耗的7.7%。未來的氫能完全可以取代交通運輸和化學工業用石油，這樣從宏觀看相當於減排CO2達8%以上。（來源：毛宗強《氫能將成低碳時代“新能源寵兒”》）

▲中國氫能及燃料電池產業技術路線展望，來源中國氫能聯盟

（二）氫能是否真的清潔環保？

氫氣的使用過程是清潔低碳的，這毫無疑問。但是，氫氣的製取是否符合環保要求，依賴於它的製取方式。

工業和信息化部原部長
、中國工業經濟聯合會會長李毅中曾經發表過觀點：“灰氫不可取,藍氫可以用,廢氫可回收,綠氫是方向。”

灰氫是指伴有大量二氧化碳排放而產生的氫，主要以化石能源、煤炭、甲醇製氫為主，其中每生產1公斤氫，要伴生5.5-11公斤的二氧化碳，這種製氫方式顯然不可取。

藍氫是指將二氧化碳通過捕集、埋存
、利用而避免大量二氧化碳排放的方式，主要是采取蒸汽甲烷重整技術或煤氣化加上碳捕捉和貯存（CCS）製氫。

綠氫是指用可再生能源製氫的方式，如電解水製氫就是一個未來的方向，但因為其成本高昂
，耗電量巨大
，還需要進一步研發突破。

四、     總結

氫(qing)能(neng)是(shi)一(yi)種(zhong)極(ji)具(ju)發(fa)展(zhan)潛(qian)力(li)的(de)清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)，在(zai)改(gai)善(shan)環(huan)境(jing)問(wen)題(ti)上(shang)，氫(qing)能(neng)毫(hao)無(wu)疑(yi)問(wen)地(di)將(jiang)扮(ban)演(yan)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)角(jiao)色(se)，但(dan)氫(qing)能(neng)的(de)發(fa)展(zhan)還(hai)需(xu)要(yao)全(quan)人(ren)類(lei)共(gong)同(tong)努(nu)力(li)：如電解水製氫的成本優化

、工業副產氫的淨化提純
、棄風棄光的利用、加氫站及燃料電池的技術發展及推廣等。

重視新能源發展
，關注地球命運，將成為21世紀人類曆史中重要的一章。

參考資料：

1)    《氫能——我國未來的清潔能源》毛宗強

2)    《氫能——未來最清潔的能源》李根蒂

3)    《氫能將成低碳時代“新能源寵兒”》毛宗強

4)    《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》

5)    《李毅中：灰氫不可取，藍氫可以用
，廢氫可回收，綠氫是方向》中國電動汽車百人會

撰稿：張師詩

校對：時光