氫能源:破解能源危機的“新寵”

人類距利用“不需要付費的太陽能源”的理想又前進了一步。

近日，美國麻省理工學院教授丹尼爾·諾切拉的研究團隊宣稱，他們研制成功了一種功能穩定的“人造樹葉”(artificial leaf，也可譯作“人工樹葉”)，如果該人造樹葉達到批量生產，將有望推動經濟向以氫能源為基礎的發展格局邁進。業內專家也認為，利用氫能將成為解決未來人類能源危機的終極方案。目前，歐美各國均已將氫能和燃料電池確定為維系經濟繁榮和國家安全的重要技術之一，氫有望成為維系經濟發展的基礎能源之一。

然而，縱觀我國氫能源研究利用的現狀，至今還未形成系統全面的規劃路線圖，究竟是何種原因牽絆了氫能源前進的步伐?在“電荒”“油荒”“煤荒”接踵而至，能源困局日益凸現的今天，氫能源能否成為破解我國能源困局的行業“新寵”?它的推廣之路亟需哪些政策支持?

氫能源發展之路緣何艱難

據了解，我國在氫能源領域的研究、開發起步并不晚，20世紀60年代初，為發展航天事業，我國對作為火箭燃料液氫的生產、H₂／O₂燃料電池的研制與開發做了大量工作。氫能技術曾一度被列入《科技發展“十五”計劃和2015年遠景規劃(能源領域)》，自此，氫能和燃料電池的科學研究也得到了國家有關部門的進一步支持。中科院理化技術研究所低溫技術實驗中心的李青博士告訴記者，在之前的基礎課題(973計劃)和應用性研究(863計劃)方面，國家對于氫能的研究和利用非常重視，科技部863項目“十一五”期間的氫能專題系統研究已于2008年取得了一定的進展，同年，在第十七屆世界氫能大會上，中國科技部部長萬鋼被授予了“2008年度格羅夫(Grave)”獎，以表彰他在推動燃料電池汽車發展方面的突出貢獻。

“十一五”節能與新能源汽車重大項目的863計劃公布之后，商務部計劃研發氫能源汽車，并對國內企業提供了數十億元的資金支持。由此，國內眾多汽車企業紛紛踏上了氫能源技術的開發之路。

但是，就在氫能源汽車的開發工作正如火如荼進行的過程中，一個意外事件的發生拖住了氫能發展的“火熱腳步”。2007年3月，一封由專家組撰寫并聯合簽名的《開發車用動力技術、盡快減輕交通能源壓力的建議》被送到了相關部門。

在該《建議》中，26名專家聯名寫道：“氫燃料電池汽車未來的前景，還存在很多不可預測的因素。如果氫燃料汽車研究到最后，發現還需要通過其他技術途徑，將會使大規模投資的氫燃料汽車前功盡棄。”他們還提醒，如果中國盲目跟從部分跨國公司的步伐，將大量的財力、人力、物力完全“押寶”在氫能源汽車的研發上，將很可能給作為支柱產業的中國汽車工業帶來巨大的傷害。

“頓時，不同專家觀點的分歧讓中國政府部門在發展氫能源的問題上顯得猶豫不決。”清華大學教授、中國可再生能源學會副理事長、國際氫能學會常務理事毛宗強回憶說。

這種搖擺不定的態度明顯體現在了氫能源標準的制定上。國外有關氫能源技術規范和標準方面的活動十分活躍，發達國家的標準體系已日趨完善，并有諸多介入氫能源的標準組織相繼成立。2008年，我國也相繼成立了“全國氫能源標準化技術委員會”和“全國燃料電池標準化技術委員會”，并陸續制定了十幾個相關標準。“但這兩年不行了”，同時身為全國氫能源標準化委員會副主任的毛宗強無奈地說，“前幾年，國標委差不多每年都會給全國氫能源標準化委員會分配幾個(制定氫能源相關標準)指標，但這兩年卻一個分配指標都沒有。”

標準的缺失對氫能源發展產生了極大的影響。毛宗強透露，因為缺乏行業標準，致使上海的一個加氫站在建成一年后都不能完成驗收工作，“希望國家能多給些重視。”

而在發達國家紛紛把氫能源作為國家戰略的背景下，我國截止到目前都未形成國家級氫能源路線圖，關于發展氫能源產業的相關政策和條文更是鳳毛麟角。“關于制定國家級氫能源路線圖，我們已向有關部門反映了多次，但一直沒什么結果。”毛宗強坦言。

此外，“盡管目前我國已把新能源汽車確立為戰略性新興產業，但氫能源在新能源產業以及燃料電池汽車在新能源汽車產業中的定位依然模糊。”同濟大學汽車學院新能源汽車工程中心教授王哲認為，氫能源發展的此種局勢非常不利于其對企業的研發和生產投入發揮正確的引導作用，更無法帶動全社會力量共同關注并參與氫能源發展。而氫能源和燃料電池發展戰略的缺失，也將直接影響到我國氫能源和燃料電池的發展速度。

氫能源漸成“新寵”

有關專家指出，能源安全不僅是經濟問題，更關乎政治和軍事問題，它是實現國家安全、社會經濟持續發展的重要保障，因此，氫能源必須擔負起從根本上破解中國“能源困局”的重任。而中國要最終走出能源困局，必須形成兩個思路：一是“節流”，升級產業結構，采用新生產技術，轉變經營方式，避免重復投資，降低能耗比，發展循環經濟，建設節約型社會；二是“開源”，開發替代能源，減輕對常規化石能源的依賴，逐漸改變人類的社會生活和生產方式，最終實現“能源革命”。其中，第二個思路應是幫助中國走出能源困局的治本之策。

隨著中國經濟的高速發展，人民生活水平的日益提高，如果采用“節流”的思路，即使可降低能耗比，但能源消耗總量仍會持續上升，可以認為，在常規化石能源供給總量不變的情況下，該思路只是延長了能源使用的時間，推遲了常規化石能源枯竭時刻的到來，而不能從根本上解決能源短缺的難題。由此，從長遠看，依靠化石能源的傳統發展模式來解決能源匱乏的問題是不可行的。

而按照“開源”的思路，替代能源依照其來源途徑可劃分為兩類：一類是依賴于化石燃料的能源，如核裂變產生的核能、“煤變油”技術和“天然氣變油技術”產生的可燃性液體以及煤層氣等；另一類是不依賴于化石燃料的能源，如氫能、太陽能、可控核聚變產生的核能、風能、水能、生物能、潮汐能、地熱能等。由于依賴于化石燃料的能源最終是以化石能源為基礎，所以并不能從根本上破解中國的“能源困局”。

李青告訴記者，在目前的認識水平下，氫能源是能夠給中國乃至世界帶來“能源革命”，并使人類徹底擺脫能源限制的具有根本性意義的替代能源之一。氫能源具有燃燒熱值高、可連續供能、可儲存及可攜帶等特點；氫的單位燃燒熱值是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍；氫燃料電池可滿足交通工具的移動式能源需求；氫燃燒發電又可滿足工業用能和家庭用能等分布式能源需求；氫還可以通過電解水取得，而水的來源非常豐富，地球70％的面積被水所覆蓋，包括各類海水和淡水，水的總儲量約14億立方公里。由于水本身是可循環的，消費以后通過大自然蒸發、降水、流動可以不斷恢復和更新，從這個意義上講，水資源是不會耗竭的再生性資源，所以氫也可以看作是不會耗竭的再生性資源。此外，水分解只產生氫和氧，氫通過燃燒產生能量時與氧重新結合為水，整個過程是可循環的，中間不產生任何污染物，因此，氫也可稱為可再生能源中的最清潔的能源之一。

緣于對氫能源的革命性意義的高度重視，氫能源也正逐漸成為世界各國研究的重點之一。據了解，以英、美、德等為代表的發達國家早已專門提出了以氫能源代替化石能源為特征的“氫經濟”的概念，美國已經將氫能源和燃料電池確定為維系經濟繁榮和國家安全的技術之一。目前，美國主導氫能源和燃料電池發展的兩大核心部門是能源部和國防部。美國能源部的目標包括，從現有和未來的資源中獲取氫能，同時推進燃料電池研究；美國國防部的研究則主要集中在氫能源和燃料電池在軍事方面的應用等方面，研究重點是質子交換膜和固體氰化物燃料電池。而美國各級政府均為氫能源的發展提供了大量資金支持，全力幫助科研機構進行氫能源研發。

此外，德國和日本在氫能源研究領域更是遙遙領先。據了解，德國“國家創新計劃”(NIP)將從2007～2016年利用十年時間集中開發氫和燃料電池的市場，聚焦示范與開發相結合項目，并通過市場化策略最終推動氫能源和燃料電池的發展。此外，德國還準備到2015年建造1000座加氫站，屆時可為10×104輛氫燃料電池車供應氫氣。

日本對于氫能源的開發利用則主要集中在燃料車用電池和固定裝置燃料電池兩個方面。據悉，為盡快研發、推廣燃料電池車，日本已采取了全額投入經費的辦法，委托日本產業省的全資公司VEDO公司全權負責管理“日本氫能源和燃料電池示范項目”，該項目的目標之一就是到2025年在全日本建立1000座加氫站。

期待政府支持

毛宗強表示，氫能源的開發利用包括制氫、儲氫、輸氫、氫氣加注及用氫五個方面。據了解，我國在制氫和儲存氫環節的研究開發工作位于全球前列；在化石能源制氫方面，我國在鄂爾多斯市擁有全世界最大的制氫工廠，采用用煤制氫的方法，可達到年產400萬噸氫氣的生產規模；全世界在儲氫材料稀土方面的產能都已被中日壟斷，其中我國產能就高達1.5萬噸；在高壓儲氫方面，我國已研制成功了全球容積最大的儲氫罐。

另據了解，我國在2008年北京奧運會期間制造的“氫燃料電池汽車”最大時速可高達150公里，而在2010年上海世博會期間，我國展出的氫燃料電池車多達196輛，這個數字曾讓德國科技部部長都驚訝不已。此外，國內汽車企業也在積極致力于氫能源的生產開發工作，其中，上汽集團已制定了到2015年生產1000輛氫燃料電池車的宏偉目標。

采訪中，毛宗強向記者展示了“神奇”的一幕：將一包“袋泡茶”一樣的粉劑放進水里，很快就不斷冒出氣泡，產生大量的氫氣，該實驗表明，沒有電源插座也一樣可為手機等電子產品充電。他表示，在國內江浙地區，已出現很多生產該項技術的企業。“我國在氫能源工業鏈的各個環節都具備一定的基礎，如果政府能給予更多的政策支持，將給我國的氫能源開發利用工作插上騰飛的翅膀，從而促使氫能源為國家的能源戰略作出更多的貢獻。”毛宗強話語中飽含期待。

為此，毛宗強提出了三點發展氫能源的建議：

首先，政府應加大對氫能源產業發展的政策支持力度，發揮主導性作用，如制定氫能源產業發展戰略，主導從氫能源關鍵原材料、核心技術到應用領域、產業布局等方面的發展方向。同時，通過制定扶持和鼓勵政策推動氫能源關鍵原材料、核心技術、零部件和產品的研發工作，建議政府相關部門帶頭使用氫能源產品，并不斷增加氫能源相關項目的研究經費。

“氫能源將在未來10～15年內全面影響我國的能源系統，政府在解決當前能源供應問題的同時，還應給予氫能源足夠多的重視。”毛宗強說，目前中國氫能源研發工作已得到了科技部的大力支持，但要推動氫能源產業化的進一步發展，僅有科技部的研發支持還遠遠不夠，為此，他呼吁發改委、工信部、科技部、中科院、自然基金委和環保部等各級政府部門合作推動氫能源戰略的發展，最大限度地避免各部門的利益之爭。

其次，企業掛帥。鑒于氫能源產業鏈對于國民經濟的影響以及未來氫能源產業規模將不斷發展壯大的趨勢，尤其針對氫能源產品應用領域和氫供應鏈未來將會形成跨地域、跨行業的大型企業群和服務網絡的趨勢，毛宗強建議，國內氫能源生產和研發企業應親自掛帥推動氫能源產業化的發展，“值得指出的是，氫供應鏈的發展也需要類似于中石油、中石化等大型企業牽頭，從而保障整個氫能源網絡的安全、合理布局和氫能源工業的可控發展，此外，為廣泛吸引社會資金參與建設和經營，建議參考采用加油站網絡建設模式來開展加氫站的建設工作。”

最后，還要積極發揮專家的作用，實現信息公開。毛宗強建議有關部門要充分發揮專家在氫能源領域的研究、開發和應用方面的作用，同時也要嚴格要求專家自律，禁止有重要話語權的專家在企業兼職、為企業牟利，建立專家評審規避制度。此外，還要實現從氫能源發展戰略制定到氫能源具體項目立項、評審、驗收、成果的信息公開化制度。