要破解支持經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和保護(hù)全球環(huán)境的雙重難題,氫能或許可以給出正確答案。
在日前召開(kāi)的2017國(guó)際清潔能源論壇(澳門(mén))上,氫能被列為主要議題之一。眾多國(guó)際知名的氫能專家學(xué)者和機(jī)構(gòu),就氫能利用的現(xiàn)狀與前景進(jìn)行了充分討論。氫能在推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命,構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系過(guò)程中將有何作用?未來(lái)氫能將如何發(fā)展?且聽(tīng)與會(huì)專家解讀。
氫能有多厲害
“我今年80歲,如果能活到85歲,估計(jì)就會(huì)看到中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的形成。” 國(guó)際清潔能源論壇(澳門(mén))常務(wù)副理事長(zhǎng)、三峽集團(tuán)原副總經(jīng)理袁國(guó)林在論壇期間高聲表達(dá)了對(duì)氫能的信心。
“21世紀(jì)將是氫能世紀(jì),人類將告別化石能源而進(jìn)入氫能經(jīng)濟(jì)時(shí)代。”清華大學(xué)教授、國(guó)際氫能協(xié)會(huì)(IAHE)副主席毛宗強(qiáng)也對(duì)氫能信心滿滿。
“21世紀(jì)的終極能源必將是氫能。未來(lái)的氫能必將是可持續(xù)發(fā)展能源的核心,將成為支持世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵能源。”聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署能源環(huán)境處項(xiàng)目主任張衛(wèi)東同樣看好氫能前景。
氫能到底有多厲害,被寄予如此厚望?
氫是宇宙中最豐富的元素,地球表面沒(méi)有現(xiàn)成的氫氣,氫主要以化合物的形式存在,水是最重要的氫的化合物,而水又是世界上最廣泛的物質(zhì)。當(dāng)氫轉(zhuǎn)化為無(wú)污染、零排放的可再生能源后,人類不必像爭(zhēng)奪分布不均的石油那樣發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng),因此氫被譽(yù)為“和平能源”。
毛宗強(qiáng)告訴記者,除了資源豐富,氫燃燒產(chǎn)生的熱量也很大,是汽油發(fā)熱值的3倍,是除核燃料之外所有化石燃料、化工燃料和生物質(zhì)燃料中最高的。
更重要的是,從整個(gè)生命周期來(lái)看,與其他燃料相比,氫能也最清潔,氫燃料電池發(fā)電只產(chǎn)生清潔的水,而水又可以循環(huán)使用再產(chǎn)生氫,可以實(shí)現(xiàn)零排放。
另外,氫不僅可以發(fā)電、供熱,還可以作為交通能源,用途十分廣泛。
把握趨勢(shì),順勢(shì)而為。我國(guó)在2016年8月8日發(fā)布的《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中明確指出要發(fā)展氫能燃料電池技術(shù)。目前,我國(guó)已成為世界第一大產(chǎn)氫國(guó)。2015年我國(guó)產(chǎn)氫量超過(guò)了2200萬(wàn)噸,占世界總產(chǎn)氫量的34%。
毛宗強(qiáng)預(yù)計(jì),2020至2025年,我國(guó)氫能商業(yè)化將初見(jiàn)端倪。十年之內(nèi),中國(guó)肯定會(huì)成為世界上最大的燃料電池市場(chǎng)。
前景很好,但尚處于發(fā)展初期的氫能也存在不少需要克服的障礙。
氫能還要邁過(guò)哪些檻?
氫能的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋制氫、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和利用等環(huán)節(jié)。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)材料與化學(xué)學(xué)院、可持續(xù)能源實(shí)驗(yàn)室主任程寒松認(rèn)為,我國(guó)的制氫技術(shù)越來(lái)越成熟,可以大規(guī)模制氫。氫燃料電池的技術(shù)越來(lái)越成熟,市場(chǎng)規(guī)模也越來(lái)越大,燃料電池汽車(chē)已進(jìn)入市場(chǎng),有些汽車(chē)已使用超過(guò)3萬(wàn)小時(shí),技術(shù)也相對(duì)成熟。
程寒松指出,當(dāng)前真正制約氫能經(jīng)濟(jì)大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸實(shí)際上在儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)。氫很難在常溫常壓條件下儲(chǔ)存,并在泄漏后有爆炸的危險(xiǎn)。若能突破儲(chǔ)存技術(shù)問(wèn)題,氫便可以被廣泛用于各種動(dòng)力設(shè)備。
在論壇上,程寒松介紹了他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)利用不飽和芳香化合物催化加氫的方法,實(shí)現(xiàn)了氫能液態(tài)常溫常壓運(yùn)輸。這一技術(shù)不僅克服了傳統(tǒng)高壓運(yùn)輸高成本、高風(fēng)險(xiǎn)的弊病,還使得氫能在添加催化劑釋放后即可使用。
技術(shù)上不斷突破,政策上也需要不斷完善。毛宗強(qiáng)指出,雖然氫能發(fā)展最終要依靠市場(chǎng)的力量,但還離不開(kāi)政府的扶持,政策的支持最為重要。
據(jù)美國(guó)能源部氫能燃料電池項(xiàng)目與技術(shù)辦公室主任Sunita Satyapal女士介紹, 她所在的部門(mén)管理著全美國(guó)的氫能與燃料電池的研究與發(fā)展,管理氫能的正式官員有近30人,職責(zé)細(xì)化到有專人負(fù)責(zé)氫能生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、氫燃料電池、氫安全、氫標(biāo)準(zhǔn)制定等,還有專人負(fù)責(zé)與美國(guó)國(guó)防部、交通部及各州、氫能企業(yè)之間的協(xié)調(diào)溝通。
相比之下,我國(guó)沒(méi)有明確部門(mén)管理氫能也沒(méi)有專門(mén)責(zé)任人負(fù)責(zé)氫能,國(guó)內(nèi)對(duì)氫能項(xiàng)目的資助渠道雖多,但“九龍治水”,難言效率。所以,毛宗強(qiáng)建議,我國(guó)應(yīng)該成立跨部門(mén)的氫能項(xiàng)目主管機(jī)構(gòu),統(tǒng)一規(guī)劃全國(guó)的氫能項(xiàng)目。
在終端應(yīng)用環(huán)節(jié),加氫站的數(shù)量少也是制約氫燃料在交通領(lǐng)域推廣的主要因素。到目前為止,我國(guó)只有不到10個(gè)加氫站。而悖論如下:如果加氫不方便,人們就不愿意購(gòu)買(mǎi)氫能汽車(chē),如果沒(méi)有客戶,資本也就不愿意進(jìn)入加氫站建設(shè)環(huán)節(jié)。
好在一些企業(yè)已提前布局加氫站建設(shè)環(huán)節(jié)。北京雪人華氫新能源技術(shù)有限公司總經(jīng)理毛志明介紹,很多企業(yè)比如中海油、中石化,都將在廣東進(jìn)行加氫站選址,而且新的加氫站將會(huì)同加油站合建在一起,這樣可以節(jié)省土地,且便于推行。
在氫燃料交通工具方面,我國(guó)發(fā)展比較迅速。科技部部長(zhǎng)萬(wàn)剛曾表示,國(guó)家發(fā)展氫燃料電池可用“頂天立地”和“鋪天蓋地”來(lái)形容。“頂天立地”是要求氫能燃料電池技術(shù)要過(guò)硬、能夠站得住。“鋪天蓋地”是指燃料電池發(fā)展勢(shì)頭兇猛,可應(yīng)用領(lǐng)域較寬,在交通領(lǐng)域,不僅限于燃料電池公共汽車(chē)、燃料電池汽車(chē),甚至燃料電池輕軌火車(chē)都要發(fā)展。實(shí)際上,我國(guó)已開(kāi)通了兩條氫燃料電池公共汽車(chē)線路,一條在廣州,一條在佛山,每條線都有12輛車(chē)。我國(guó)也制造出了世界首臺(tái)燃料電池輕軌火車(chē)。
氫能的推廣和使用是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。專家建議,無(wú)論是技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟建設(shè)還是在公眾認(rèn)知教育方面,氫能都需要繼續(xù)加強(qiáng)。
我國(guó)支持氫能發(fā)展的主要政策文件
《中國(guó)制造2025》
規(guī)劃了燃料電池車(chē)輛及制氫、加氫等配套設(shè)施的發(fā)展目標(biāo):到2020年,燃料電池堆壽命達(dá)到5000小時(shí),整車(chē)耐久性到達(dá)15萬(wàn)公里,生產(chǎn)1000輛燃料電池汽車(chē)并進(jìn)行示范運(yùn)行;到2025年,制氫、加氫等配套基礎(chǔ)設(shè)施基本完善,燃料電池汽車(chē)實(shí)現(xiàn)區(qū)域小規(guī)模運(yùn)行。
《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016--2030年)》
規(guī)劃了能源技術(shù)革命重點(diǎn)創(chuàng)新路線圖,部署了15項(xiàng)具體任務(wù),“氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新”位列其中,標(biāo)志著氫能已經(jīng)納入我國(guó)能源戰(zhàn)略。
《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》
提出開(kāi)展氫能技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)、部件、裝備、材料和平臺(tái)的研究要求,要將開(kāi)發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術(shù)作為發(fā)展引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆技術(shù)之一加以規(guī)劃,布局新興產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)研發(fā),贏得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
國(guó)外氫能發(fā)展現(xiàn)狀
▲美國(guó)目前約有1800輛氫燃料電池車(chē),其中約有330輛注冊(cè)在加利福尼亞州,這些車(chē)中大多為公交車(chē)、叉車(chē)。目前美國(guó)約有55座加氫站在運(yùn)行中,其中約30座為民用,幾乎全部位于加州。美國(guó)在建的加氫站約為60座。
▲德國(guó)目前已建造33座加氫站,對(duì)外開(kāi)放23座。德國(guó)計(jì)劃到2030年建成300座加氫站。到2017年2月底,德國(guó)有481輛氫燃料電池車(chē)。
▲日本產(chǎn)經(jīng)省是日本氫和燃料電池技術(shù)的主管單位。日本大力支持氫和燃料電池發(fā)展。2017年初,日本首相安倍晉三表示,氫能源是能源安全的王牌和緩解全球變暖的措施。
日本的家庭用燃料電池?zé)犭娐?lián)供固定電站已于2009年正式商業(yè)化,已安裝了19萬(wàn)多臺(tái)。在推進(jìn)燃料電池汽車(chē)方面,豐田、本田等公司都宣布實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。到2017年3月,日本有1800輛氫燃料電池轎車(chē)和兩輛氫燃料電池大巴在路上運(yùn)行,有92座加氫站,其中90座對(duì)公眾開(kāi)放。
▲韓國(guó)要求到2030年出售的新車(chē)中要有10%為氫燃料電池車(chē)。按此比例,估計(jì)到2030年,韓國(guó)將會(huì)有18萬(wàn)輛氫燃料電池轎車(chē)。
韓國(guó)計(jì)劃到2020年有1萬(wàn)輛氫燃料電池轎車(chē)上路。目前,韓國(guó)共有加氫站11座,計(jì)劃到2020年達(dá)到100座。(參考文獻(xiàn):《國(guó)際氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》)
氫能利用小史
①大約在16世紀(jì)時(shí),瑞士煉金術(shù)士發(fā)現(xiàn)了氫,最初氫被描述為“鐵溶解在硫酸中而產(chǎn)生的氣態(tài)物質(zhì)”。
②1783年,一個(gè)名為 A. L. Lavoisier的人將這種可燃燒的氣體命名為“氫”。
③1783年,法國(guó)物理學(xué)家雅克·查爾斯發(fā)明了第一個(gè)氫氣球。
④在美國(guó),航空航天局(NASA)是氫的最大用戶。從上世紀(jì)50年代開(kāi)始,NASA就將液體氫作為燃料來(lái)推動(dòng)火箭。現(xiàn)在氫已成為火箭領(lǐng)域的常用燃料。
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有業(yè)內(nèi)人士估算,目前黑市交易可能是中國(guó)數(shù)據(jù)交易的主流。其中,80%的數(shù)據(jù)泄露自企業(yè)內(nèi)部人,黑客占20%。
由于家裝消費(fèi)專業(yè)性強(qiáng)、家裝市場(chǎng)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)等原因,消費(fèi)者頻頻掉入家裝陷阱,家裝市場(chǎng)究竟有多少“不能說(shuō)的秘密”?