|
來源： 《求是》 作者： 毛宗強 ?。保?老朋友、新能源。 人們對氫并不陌生，氫是我們的老朋友。大約２５０年前人們就發(fā)現(xiàn)了氫，約１５０年前就開始在工業(yè)中應(yīng)用氫。城里人用來取暖、做飯和照明的煤氣中，氫含量高達５０％～６０％?，F(xiàn)代航天工業(yè)大量使用并依賴氫能。此外，氫在氨、甲醇合成、電子器件或玻璃生產(chǎn)等過程中也有著廣泛的應(yīng)用。 過去，人們對氫作為能源的認(rèn)識并不深刻，今天，由于化石能源的資源日益枯竭，化石能源造成的污染危害日益嚴(yán)重，使得人們更加關(guān)注氫能。說氫能是人類未來的新能源，是因為氫能具備其它能源所沒有的一些特點： 資源豐富。地球上的氫主要以化合物如水、石油、天然氣等形式存在。水是地球的主要資源，地球表面的７０％以上被水所覆蓋，即使在大陸，也有豐富的地表和地下水。水分子由兩個氫原子和一個氧原子組成，１８公斤水就有兩公斤氫。水就是地球上無處不在的“氫礦”。 獲取途徑多樣。氫既可以通過各種化石燃料如天然氣、煤、煤層氣來制取，也可以用可再生能源如太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)峄蛘叨文茉矗ㄈ珉娏Γ﹣黹_采。 清潔環(huán)保。利用低溫燃料電池、通過電化學(xué)反應(yīng)將氫轉(zhuǎn)化為電能和水的過程中不排放二氧化碳和氮氧化物，沒有任何污染。使用氫燃料內(nèi)燃機，也是顯著減少污染的有效方法。 可儲存。氫氣可以像天然氣一樣被大規(guī)模儲存，這是氫能和電能、熱能最大的不同之處。 可再生。氫由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能（或熱能）并生成水，而水又可以由電解再轉(zhuǎn)化為氫和氧，如此循環(huán)，永無止境。 此外，由于化石能源分布極不均勻，常常引起各國間的激烈爭奪，甚至發(fā)生戰(zhàn)爭。而氫能既可再生又來源廣泛，每個國家都有豐富的“氫礦”，因此氫能有“和平”能源的稱號。 能源是我國可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。目前我國化石能源供求有巨大的缺口，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)對環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。今后要建立能源供應(yīng)和安全保障體系，改善能源利用對環(huán)境的影響，就不能不研究氫能，不能不利用氫能。 ?。玻?怎樣使用氫？ 現(xiàn)階段氫能的主要使用方式是氫的直接燃燒和氫燃料電池的電化學(xué)轉(zhuǎn)換。 ——直接燃燒方式。燃燒純氫氣，其火焰溫度超過２０００℃，一般的設(shè)備承受不了；氫火焰沒有顏色，容易燒傷人，給使用帶來不便。如果將氫按一定比例添加到天然氣、汽油中作為民用生活燃料或汽車燃料，不必改變用戶的任何設(shè)備，就能使氫大有用武之地。氫—天然氣、氫—汽油、氫—柴油等混合燃料，因排放污染物少，成本低廉，易于推廣，在近期更適合我國的國情，應(yīng)該給予特別的重視。北京市目前有約３０００輛天然氣公共汽車，預(yù)計到２００８年將有８０００輛天然氣公共汽車，如果摻入２０％（體積）的氫，則相當(dāng)于有千余輛燃燒純氫的公共汽車，這將給首都的能源供應(yīng)、環(huán)境保護帶來相當(dāng)大的好處。 ——燃料電池方式。燃料電池是將氫的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能與熱能的電化學(xué)裝置。英國人威廉·格羅夫（Ｗｉｌｌｉａｍ Ｇｒｏｖｅ，１８１１—１８９６）是第一個試驗燃料電池的人。燃料電池采用模塊化能源轉(zhuǎn)換器，運行時無噪音，結(jié)構(gòu)緊湊，沒有移動部件，無振動。燃料電池的效率很高，總的能源使用率在８０％以上。同時，以純氫作燃料時，排放的是溫暖的氣體和水蒸氣，根本不產(chǎn)生污染物。 氫燃料電池技術(shù)將引發(fā)一場汽車技術(shù)革命。采用燃料電池發(fā)動機作為汽車的動力之后，汽車的外形看似不變，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化。燃料電池汽車根本沒有常規(guī)的發(fā)動機、離合器、變速箱、傳動軸、萬向軸等，成千上萬的汽車機械零件將被省略。如果說汽車工業(yè)的前１００年是內(nèi)燃機的天下，那么今后將是燃料電池的舞臺。據(jù)估計，目前，全球有６００—８００輛各式各樣的燃料電池車正在試驗中，有近百座氫燃料加注站投入運轉(zhuǎn)。１９９９年，在德國的慕尼黑國際機場，一個機器人液體氫加氫站已經(jīng)開始運行?？梢酝茰y，如一切順利，完全由氫支持的陸地交通運輸可望在２０３０年左右實現(xiàn)。 ２０００年，我國汽車工業(yè)產(chǎn)值已超過３０００億元。在未來２０年內(nèi)，巨大的潛在需求將使汽車產(chǎn)銷保持高速增長勢頭。在高度國際化競爭的汽車市場上，我國的傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車難以同發(fā)達國家競爭。而氫燃料電池車國內(nèi)外都處在研究開發(fā)階段，我們雖然有差距，但只要采取適當(dāng)?shù)臋C制，是可以突破障礙，實現(xiàn)跨越式發(fā)展的。發(fā)展氫能燃料電池汽車是我國汽車工業(yè)不可多得的機遇。 除用作汽車動力源之外，供電、供熱是燃料電池的另一大消費市場。氫燃料電池技術(shù)已經(jīng)對傳統(tǒng)的供電、用電方式產(chǎn)生巨大影響。人們逐漸認(rèn)識到目前的大規(guī)模集中式發(fā)電和遠(yuǎn)距離輸電的缺點。美國加州大規(guī)模停電事件、科索沃戰(zhàn)爭石墨炸彈可以輕易地破壞電網(wǎng)等，使人們對大發(fā)電系統(tǒng)的安全性深感擔(dān)心。同時，長距離輸電的能耗也非常大。氫燃料電池的出現(xiàn)使每一棟樓房和每一家住戶都可以成為發(fā)電的場所燃料電池系統(tǒng)可安裝在任何地方，由此，可減少發(fā)電和輸電時的大量能源損耗，并可充分利用發(fā)電時產(chǎn)生的熱能給住宅供暖、供應(yīng)熱水等。日本不少大公司，如大阪煤氣、新日本石油等已經(jīng)開發(fā)出家用１千瓦燃料電池?zé)犭娫O(shè)備，每個家庭都可以發(fā)電。科學(xué)家今天的共識是，大電網(wǎng)和分布式供電系統(tǒng)的聯(lián)合，才是有效的能源利用模式。 ?。常?氫安全嗎？ 作為一種新能源，人們擔(dān)心它的安全性是完全可以理解的。事實上，從技術(shù)方面講，氫的使用是絕對安全的。氫在空氣中的擴散性很強，氫泄漏或燃燒時，可以很快地垂直上升到空氣中并消失得無影無蹤。氫本身沒有毒性及放射性，不會對人體造成傷害，也不會產(chǎn)生溫室效應(yīng)?？茖W(xué)家已經(jīng)作了大量的氫能安全實驗，證明氫是安全的燃料。如在汽車著火實驗中，分別將裝有氫氣和天然氣的汽車燃料罐點著，結(jié)果氫氣作燃料的汽車著火后，氫氣劇烈燃燒，但火焰總是向上，對汽車的損壞較緩慢，車內(nèi)人員有較長的時間逃生。而天然氣作燃料的汽車著火后，由于天然氣比空氣重，火焰向汽車的四周蔓延，很快包圍汽車，危及車內(nèi)人員的安全。再如，用槍射擊一個裝滿氫氣的高壓氣瓶，會發(fā)生什么現(xiàn)象？如果你認(rèn)為氣瓶會爆炸，那就錯了。實際情況是氫氣會呼嘯而出，沒有火焰，沒有爆炸，最后留下一個有彈孔的氣瓶?？茖W(xué)、嚴(yán)格、系統(tǒng)的實驗提供了氫能安全運行的條件和規(guī)程，只要你按規(guī)程去做，就沒有一點危險。人們已經(jīng)有過１００多年安全使用氫的經(jīng)驗，今天，更加有效的氫安全系統(tǒng)的整套設(shè)備已經(jīng)商品化，我們還擔(dān)心什么呢？ ?。矗?加強國際協(xié)作，推動我國的氫能發(fā)展。 我國是最有希望實現(xiàn)“氫能經(jīng)濟”的國家。燃料電池技術(shù)是使用氫能的最佳方法之一。目前，雖然氫燃料電池還未市場化，但各大公司已紛紛準(zhǔn)備搶占我國市場。例如，通用汽車公司不但將該公司的氫燃料電池車運到我國來展示，而且還讓我國觀眾親自駕駛，體會燃料電池車的性能。戴姆勒－克萊斯勒公司、杜邦公司、福特汽車公司等紛紛在我國不同場合召開燃料電池研討會和論壇，培育中國氫能市場。特別值得指出的是，２００４年５月在北京舉行的“第二屆國際氫能論壇”上，來自全世界２０個國家的５００多名政治家、實業(yè)家和科學(xué)家共聚一堂，討論氫能的發(fā)展戰(zhàn)略、氫能技術(shù)和氫能經(jīng)濟。我國自行研制的氫燃料電池公共汽車和德國的氫燃料電池車一起冒雨開過天安門，到達人民大會堂，引起國內(nèi)外廣泛關(guān)注。氫能發(fā)展的國際化動向，為我國提供了吸取國際經(jīng)驗的大好機會。我們應(yīng)該積極參加世界氫能合作，從實際情況出發(fā)，發(fā)展我國的氫經(jīng)濟，同時推動世界氫經(jīng)濟的發(fā)展。在氫能源舞臺上，發(fā)達國家和我們一樣缺乏經(jīng)驗，我們完全有可能超越他們，利用“天時、地利、人和”，在世界能源舞臺上，唱一出中國氫能大戲。 ?。ㄗ髡撸呵迦A大學(xué)教授） |
|
|
