氫能產(chǎn)業(yè)爆發(fā)將比想象中來得更快

氫能，被認(rèn)為是“２１世紀(jì)的終極能源”，氫能汽車，也被認(rèn)為是氫能產(chǎn)業(yè)化的突破口，被寄予厚望。

“氫能電池、氫能汽車是公認(rèn)的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，這是一輪重大機(jī)遇?！敝袊茖W(xué)院院士、武漢理工大學(xué)校長張清杰曾表示。

然而，前途光明，道路卻十分崎嶇。據(jù)媒體報(bào)道，２０１５－２０１７年，國內(nèi)總計(jì)生產(chǎn)了燃料電池乘用車、客車、專用車１９１１臺(tái)，在我國超過２億輛的汽車保有量中，簡直不到“九牛一毛”。

另一則信息顯示，截至２０１７年５月份，已經(jīng)在日本上市兩年之久的豐田氫氣燃料電池車“爆款”——Ｍｉｒａｉ，至今的登記數(shù)量不足１５００輛，在２０１６年底，該數(shù)據(jù)僅為１３７０輛。

氫能汽車為何叫好不叫座？氫能汽車離進(jìn)入千家萬戶還有多遠(yuǎn)？氫能推廣應(yīng)用的“脖子”到底卡在哪里？

制氫：大量副產(chǎn)氫被當(dāng)作廢氣燒掉，“中國不缺氫”

“中國不缺氫?！比涨?，國家千人計(jì)劃專家、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）教授程寒松介紹，我國能源結(jié)構(gòu)，油少煤多，“神華公司一家產(chǎn)生的氫，就可供４０００萬輛汽車使用，而中國目前車輛總數(shù)還不到２億輛。能提供工業(yè)副產(chǎn)氫的企業(yè)國內(nèi)還有很多?！崩?，中國有大量的氯堿工業(yè)，電解水時(shí)產(chǎn)生大量副產(chǎn)氫，現(xiàn)在大部分都被“點(diǎn)天燈”，當(dāng)廢氣燒掉了?！斑@些氫如果能夠利用起來，氫源不成問題?！睋?jù)悉，在湖北，武鋼、葛化等企業(yè)也有大量的氫氣產(chǎn)生。

隨著科技的進(jìn)步，氫燃料電池的壽命、成本已不再是瓶頸。當(dāng)前，世界最好的氫燃料電池，已在大巴上運(yùn)行超過了３萬個(gè)小時(shí)，基本與車輛壽命相同。

豐田的氫燃料電池轎車，可保證使用５０００小時(shí)不壞，按一天開一個(gè)小時(shí)算，可以開十來年，與傳統(tǒng)汽車壽命差距已經(jīng)不大。

目前，中國已成為全球最大的燃料電池市場之一，有２００多家燃料電池公司，盡管在經(jīng)驗(yàn)、材料、控制等方面，與國外一流公司還有相當(dāng)大的差距，但隨著用量擴(kuò)大，技術(shù)進(jìn)步只是遲早的事。

制氫、用氫兩端的技術(shù)難度已非不可逾越，氫能應(yīng)用的“脖子”，就卡在儲(chǔ)氫、加氫這些中間環(huán)節(jié)上。

儲(chǔ)氫：高壓、低溫方法成本均太高

程寒松介紹，目前，全球氫氣儲(chǔ)運(yùn)主要有三種路徑：高壓、冷凍，以及吸附。

最主流的儲(chǔ)氫方法是高壓。在歐美，儲(chǔ)氫罐的氣壓標(biāo)準(zhǔn)是７００個(gè)大氣壓，在中國為３５０個(gè)大氣壓。加氫站壓力還要大一些，歐美是９００個(gè)大氣壓，中國是４５０個(gè)大氣壓。

“高壓是一種成熟的技術(shù)，包括豐田等國際知名公司都采用，但對(duì)儲(chǔ)氫罐要求很高。要知道，一個(gè)家用高壓鍋的壓力只有２個(gè)大氣壓，３５０－４００個(gè)大氣壓壓力有多大可想而知。”程寒松介紹，高壓儲(chǔ)氫罐用鋁做內(nèi)膽，外面用碳纖維纏繞。問題是，這種儲(chǔ)罐太貴，離量產(chǎn)還比較遠(yuǎn)。

第二種方法是冷凍液化，讓氫氣在零下２５３攝氏度以下變成液體。上世紀(jì)８０年代，美國航天飛機(jī)使用的燃料液氫，就是采用冷凍法制成的。這一方法的缺點(diǎn)，是制冷需要耗費(fèi)大量電能。而且，制成的液氫無法長期保存。

這兩種方法制備的，均為純態(tài)液氫。在運(yùn)輸上，需要采用專用的“魚雷管車”。而魚雷管車也存在缺點(diǎn)，一輛魚雷管車，拉十來個(gè)管子，只能運(yùn)輸不到３００公斤氫氣，而且充滿一個(gè)魚雷管，就要花費(fèi)六七個(gè)小時(shí)，時(shí)間太長，難以規(guī)模化復(fù)制。鋼瓶內(nèi)的壓力達(dá)到２００個(gè)大氣壓，不能進(jìn)入市區(qū)。此外，這種魚雷管車特別貴，租一天就要１０００元，成本太高。

氫油：氫能儲(chǔ)運(yùn)的另一條路徑

氫氣儲(chǔ)運(yùn)，還有第三種方法：吸附法。

程寒松介紹，這種方法將氫元素“粘”在某種材料中，不需要壓力和冷凍，常溫常壓就能存儲(chǔ)。

“金屬材料，如鈦鐵合金、鎂鋁合金都可以形成氫化物。但這些材料是固體，吸附量有限?！背毯山榻B，業(yè)內(nèi)數(shù)家企業(yè)已研發(fā)出“液體吸附法”。

第一類是以日本Ｃｈｉｙｏｄａ公司為代表，用苯或者甲苯作為吸附載體?！氨交蛘呒妆绞欠浅?qiáng)的吸附劑，一般要采用４００攝氏度以上的溫度，加入大量貴金屬作催化劑?！?

第二類是以德國Ｈｙｄｒｏｇｅｎｉｏｕｓ公司為代表，使用二芐基甲苯作載體。這種方法脫氫溫度在３２０－３５０攝氏度，但是需要貴金屬鉑作為催化劑，鉑在地球含量稀少。

第三類，是以程寒松創(chuàng)立的武漢氫陽公司為代表，利用有機(jī)不飽和化合物（儲(chǔ)油）吸附氫氣，生成烷烴類化合物（氫油）。這是一種較弱的化學(xué)吸附，可逆性較好，２００攝氏度的溫度下，就可以脫氫，且純度較高。

在加氫工廠，儲(chǔ)油吸收氫氣變成氫油；在行駛過程中，氫油中的氫被釋放出來，又變回了儲(chǔ)油，循環(huán)利用。釋放出的氫氣與氧氣在燃料電池中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，變成電能，這一過程中，只產(chǎn)生水，沒有污染。

“氫油”技術(shù)，在高壓、低溫之外，開辟了氫能儲(chǔ)運(yùn)的“第三條道路”，解決了常溫常壓下氫能儲(chǔ)運(yùn)的世界性難題，且容易推廣，沒有安全和基礎(chǔ)設(shè)施的問題。

氫油可用普通罐車運(yùn)輸，不但可以進(jìn)入市區(qū)，且運(yùn)輸成本僅為高壓氫成本的１／４左右。

加氫：氫油加注站成本僅為高壓加氫站１／５０

氫能要最終抵達(dá)用戶，離不開加氫站。４５０－９００個(gè)大氣壓的加氫站，讓人們“談氫色變”。

國際氫能協(xié)會(huì)副主席、清華大學(xué)教授毛宗強(qiáng)介紹，加氫站是制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。加氫站怎么批，怎么建，當(dāng)前全國都還缺乏經(jīng)驗(yàn)。

目前，國內(nèi)在建的加氫站有８座。今年６月１１日，湖北首座固定式加氫站已在武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)破土動(dòng)工。

這些加氫站大部分都建在郊區(qū)，除了對(duì)安全的顧慮之外，魚雷管車無法進(jìn)入市區(qū)也是重要原因。加氫難，打擊了企業(yè)、個(gè)人購買氫能汽車的積極性。

“氫油”的加油裝置，與現(xiàn)有加油站并無太大區(qū)別。只不過，氫油站有兩個(gè)泵，一個(gè)往里加，把“氫油”加進(jìn)車?yán)?，一個(gè)往外抽，把“儲(chǔ)油”抽出來再利用。

在成本上，氫油加注站只有高壓加氫站的１／５０。據(jù)悉，在國內(nèi)，建設(shè)一個(gè)高壓加氫站需要投資１０００萬元－１５００萬元，且只能容納約５００公斤氫氣，成本很高，而一個(gè)氫油加注站的建設(shè)成本在３０萬元左右，成本低得多，并且可以與現(xiàn)有汽柴油站并站，無須新建。

專家認(rèn)為，氫能源的爆發(fā)期將會(huì)來得很快，快到不可想象。當(dāng)前，大批能源公司，比如中節(jié)能、華能、南方電網(wǎng)、國網(wǎng)等，都在布局搶占?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)先機(jī)。

“氫取之不盡，用不之竭，用完了以后又變成水，并不會(huì)消失，是最好的能源載體。未來的經(jīng)濟(jì)將建立在氫能的基礎(chǔ)上，正如現(xiàn)在全球經(jīng)濟(jì)都建立在石油的基礎(chǔ)上一樣，經(jīng)濟(jì)價(jià)值是無可估量的。”程寒松表示。