【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？

shijiediqiuridemubiaoshitongguohuxutigaozhengfujiminzhongdehuanbaoyishi，dongyuanrenmencanyudaohuanbaoyundongzhonglai，changdaolvseditanshenghuo，congergaishandiqiuriyiyanzhongdehuanjingwenti。

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

zaidianliguoshengdedifangheshijian，keyiyongqingdexingshijiangdiannenghuorenengchucunqilai，zaiheshideshijianhedidianzaishifang，zheyeshiqingnengzaiqitakezaishengnengyuanzhongdetianduhoudeyoushi。

（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