氫能發(fā)展的優(yōu)劣，是否能占據(jù)主導(dǎo)？

在國家推進(jìn)雙碳戰(zhàn)略的大背景下，氫能成為改善國家“富煤、貧油、少氣”的傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)的重要選項(xiàng)之一。其中，在我國發(fā)展氫能電池的發(fā)展前景如何呢？主要的優(yōu)勢(shì)和制約因素都有哪些呢？

1、什么是氫能？以及他的好處在哪里？

要唱衰氫能就要先了解一下氫能。氫能，顧名思義，以氫作為二次能源，在這里基本上就是氫氣了。和電能類似，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為氫能，再通過各種手段，將氫能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。

其實(shí)，作為二次能源氫能是有不少優(yōu)勢(shì)的：

首先，原料豐富，氫作為地球上最豐富的元素之一，可以說是取之不盡用之不竭，有水就有氫；其次，完全無毒無害，且清潔性好，燃燒以后只產(chǎn)生水，無污染，非常符合我國未來碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)需求。最后，氫能的轉(zhuǎn)化形式多樣，較為成熟，可通過氫燃機(jī)直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，氫燃燒轉(zhuǎn)化為熱能，氫燃料電池轉(zhuǎn)化為電能，是相對(duì)比較方便應(yīng)用的一種能源。那么氫既然有這么多的好處，為什么我還不看好他作為未來核心的二次能源呢？這一切都要源于氫自己的屬性了。

2、氫能被制約發(fā)展的地方

氫能經(jīng)常為人詬病的一點(diǎn)就是貴，舉個(gè)例子，國家對(duì)一輛鋰電池車的補(bǔ)貼根據(jù)不同的續(xù)航、類型有所差別，一般也就萬把塊錢，但是對(duì)一輛氫燃料電池車的補(bǔ)貼卻可以到幾十萬，甚至我搜了搜，加上一些地方補(bǔ)貼可以達(dá)到上百萬，這樣的補(bǔ)貼也就看出來了二者的成本差距，但成本這個(gè)東西是可以用產(chǎn)業(yè)化去彌補(bǔ)的，因此，我認(rèn)為成本并不是阻礙氫能發(fā)展的最大障礙。相反，阻礙氫能發(fā)展的是它的一些本質(zhì)缺陷。

（1）轉(zhuǎn)化層級(jí)多，綜合效率低。

氫能的利用實(shí)在太麻煩了，首先獲得氫氣就是一道門檻，我們最熟悉的氫氣獲取方式就是電解水了，但電解水的效率實(shí)在是很低，按照我搜集到的資料，生產(chǎn)1個(gè)立方的氫氣理想狀態(tài)大概也要4度電，按照氫氣的熱值計(jì)算效率大概是80%。

看著好像不太低，但是為了將氫氣進(jìn)行利用，我們需要再次把氫氣轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如果轉(zhuǎn)化為電能，那么現(xiàn)有燃料電池的效率大概是50%，綜合算下來氫的電到電效率也就40%左右。這個(gè)值還是相對(duì)理想的結(jié)果，實(shí)際使用中大概率是比這個(gè)低的。

由于氫能在使用過程中多了電到氫-氫到電的兩個(gè)過程，他的效率必然是低于純電的，因此除非有新的氫氣生產(chǎn)和轉(zhuǎn)化路徑，否則在效率上氫很難有大的突破。

當(dāng)然，除了電解水還可以用化石燃料制氫，他的效率實(shí)際上要比電解水高很多，是現(xiàn)在最經(jīng)濟(jì)的制氫手段，但是并不環(huán)保，也一定不會(huì)是未來發(fā)展的重點(diǎn)，在這里就不做考慮了。

（2）氫能的存儲(chǔ)與運(yùn)輸太過困難

氫能，暫時(shí)不能稱之為能源，只是能源的載體。與電相比，儲(chǔ)存、加注方便。但是運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化的便利性，拍馬也趕不上電。

第一類：氣態(tài)存儲(chǔ)

需要把氫氣加壓到35Mpa左右進(jìn)行存儲(chǔ)，在這樣的條件下120L的氫氣大概能轉(zhuǎn)化出50多度電，功率密度過低，現(xiàn)在世界比較先進(jìn)的應(yīng)該是70Mpa的儲(chǔ)氫罐，那么120L大概能轉(zhuǎn)化得到100度電，這個(gè)能量密度才擁有一定的競(jìng)爭(zhēng)力，但如此高壓的設(shè)備運(yùn)輸，在國內(nèi)應(yīng)該也只能按照危險(xiǎn)品來管理，運(yùn)輸能力是很堪憂的。

第二類：液態(tài)存儲(chǔ)

液態(tài)儲(chǔ)氫可以大大提高儲(chǔ)氫的能量密度，但氫氣實(shí)在是太活躍了，為了把氫氣液化，需要把溫度降到零下253℃，什么概念，要知道絕對(duì)零度也就零下273℃，比絕對(duì)零度也就高個(gè)20度，為了維持這么低的溫度，本身就需要消耗大量的能量，這導(dǎo)致氫氣的傳輸距離也不會(huì)太遠(yuǎn)。

第三類：化學(xué)儲(chǔ)氫

這是我最看好的一種儲(chǔ)氫方式了，通過將氫與其他物質(zhì)進(jìn)行反映，進(jìn)行氫能存儲(chǔ)，之后再通過反向反應(yīng)對(duì)氫進(jìn)行釋放，但這樣的儲(chǔ)氫方式總歸有一系列反復(fù)的反應(yīng)變化過程，進(jìn)一步又降低了氫能的利用效率。下面這個(gè)是今年國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《高密度儲(chǔ)氫材料及其可逆吸/放氫技術(shù)》的考核指標(biāo)（這個(gè)材料是公開的，網(wǎng)上隨便都能搜到），應(yīng)該可以代表未來幾年我們國家最先進(jìn)的儲(chǔ)氫技術(shù)，按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，循環(huán)50次后效率應(yīng)該就會(huì)降到90%左右。

首先不可否認(rèn)的我們有以下觀點(diǎn)：

1：氫能將在移動(dòng)式發(fā)電、如汽車、飛機(jī)等交通工具能源應(yīng)用場(chǎng)景中出現(xiàn)顛覆性應(yīng)用。

2：掌握應(yīng)用氫能的規(guī)律后，氫能是足夠安全的。比汽油還安全。

3:建立氫能利用體系就能解決霧霾問題。

4：氫能在美國、日本、韓國都有在前期萌芽階段，盡管氫能在這些國家能源比重不到萬分之一，“科技大師”認(rèn)為這些國家的氫能利用是先進(jìn)的，做了大貢獻(xiàn)。中國國家戰(zhàn)略重視，地方落實(shí)到位，干勁十足。

5：我國氫能產(chǎn)業(yè)如何突破？

A、推進(jìn)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，布局氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū)。

B、建立氫能國家重大專項(xiàng)，開創(chuàng)氫能重卡時(shí)代。

C、充分利用廢棄電力，降低制氫成本。

上面的觀點(diǎn)中，氫能是霧霾終結(jié)者的結(jié)論非常正確，然而也沒有用處。2013年，從霧霾問題開始被重視開始，如北京等地方的霧霾問題5年多來得到緩解，跟氫能一點(diǎn)關(guān)系都沒有，以后可能也沒有。

氫能是最安全，比汽油還安全的。這就好比說氫彈殺人時(shí)比子彈帶給人痛苦更少的，更人道。因?yàn)闅鋸椀谋l(fā)幾乎是瞬間的，痛苦還沒傳到大腦就已經(jīng)灰飛煙滅了。氫氣比汽油更容易著火，火勢(shì)蔓延更嚴(yán)重。氫氣一旦泄露，必定會(huì)造成燃燒或爆炸。汽油碰撞發(fā)生泄露還不一定能著火?！翱萍即髱煛眳s把這個(gè)當(dāng)成最優(yōu)點(diǎn)，如此顛倒黑白？

然而，我們就不該大力推廣氫能，氫能在未來只是作為補(bǔ)充能源，而非主體能源。

當(dāng)前媒體報(bào)道和部分科學(xué)家的觀點(diǎn)中，把氫能當(dāng)成未來能源，甚至是未來唯一清潔能源。是一種非常錯(cuò)誤的想法、認(rèn)識(shí)。盡管有諸多的反對(duì)聲音，卻被已經(jīng)失去理性思維的狂熱隨大流而湮沒。

如何跳出這個(gè)人云亦云的假大流？

首先認(rèn)清楚，未來我們需要的是什么？我們需要的是能源。比如電力、石油和煤炭等等形式的能源。而電力是最佳的能源形式。如果有足夠多的廉價(jià)電力，光伏和抽水儲(chǔ)能滿足大量能源需求，為什么還要?dú)淠埽?/p>

其次想清楚，能源從哪里來？按2018年BP公司能源年鑒，已探明儲(chǔ)量的石油天然氣煤炭按當(dāng)前消耗速度，石油儲(chǔ)量?jī)H僅夠用50年、天然氣夠用50.2年，煤炭夠用134年。當(dāng)50年后，石油天然氣耗盡，煤炭的消耗速度將加劇。也就是說，如果沒有更多商業(yè)開采探明儲(chǔ)量?；茉垂I(yè)將在百年內(nèi)消失。未來我們能源的源頭只有太陽能、核能和地?zé)帷?/p>

想明白這兩點(diǎn)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)未來能源中，氫能就是一個(gè)撿回來的孩子。氫能如電能一樣，是一個(gè)二次能源。當(dāng)前，大部分能源已經(jīng)電力化了。當(dāng)交通工具電動(dòng)化完成后，電能才是未來的主要能源。氫能占比會(huì)非常低。其所以需要?dú)淠苁且驗(yàn)殡娔艿拇鎯?chǔ)是一個(gè)很頭疼的問題。

先看一下2018年電能中火電、水電、核電、風(fēng)電分別占比75.08%、13.15%、4.17%、6.1%。

當(dāng)前光伏發(fā)電占比還不到1%，但可以預(yù)見未來30年內(nèi)，光伏發(fā)電電量將取代火電。光伏發(fā)電的度電成本低于火電，但沒有陽光就沒有電力，電能需要存儲(chǔ)。如果光伏發(fā)電電量占比超過75%。那么水電、核電將無法承擔(dān)儲(chǔ)能和負(fù)荷調(diào)整的重?fù)?dān)。因此，現(xiàn)在廣泛的觀點(diǎn)是讓氫能儲(chǔ)能。

按照一些人的觀點(diǎn)，是讓電能去水解氫，然后存儲(chǔ)起來，再用燃料電池發(fā)電。其實(shí)氫的來源有兩個(gè)。一種是從C-H鍵斷裂，主要從烴類物質(zhì)（石油，天然氣、生物質(zhì)等）提取，另一種是從O-H鍵斷裂入手制氫，主要為水分解和電解。水裂解制氫是最直接的方法，但是研究表明需要2500K以上水的分解才比較明顯，考慮材料耐高溫及氫氧分離技術(shù)限制，水直接分解目前技術(shù)上不可行。電解則是較為可行的辦法。當(dāng)然還有多達(dá)300多種途徑的太陽能化學(xué)制氫。這兩種獲得氫，要么作為存儲(chǔ)能量介質(zhì)要么效率低下。

當(dāng)前規(guī)?；I(yè)化的高溫電解產(chǎn)氫效率為75%，美國通用公司SPE法效率甚至高達(dá)90%。而氫燃料電池理論上達(dá)到90%以上的效率。實(shí)際在60~80%之間。也就是說如果讓氫能作為儲(chǔ)能，最高理論效率有可能達(dá)到80%，當(dāng)前較佳技術(shù)效率典型值45%左右。拋開昂貴的電解設(shè)備、氫燃料電池和儲(chǔ)能器具。這個(gè)效率應(yīng)該不低了。

新能源10年后到底是氫能還是化學(xué)儲(chǔ)能主導(dǎo)？

隨著全球?qū)Νh(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的重視，新能源的發(fā)展越來越受到關(guān)注。目前，新能源主要包括太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等多種形式。然而，在新能源中，氫能和化學(xué)儲(chǔ)能備受關(guān)注，成為新能源領(lǐng)域的熱門話題。那么，在未來十年，氫能和化學(xué)儲(chǔ)能哪一個(gè)會(huì)成為新能源的主導(dǎo)領(lǐng)域呢？

首先，讓我們來了解一下氫能和化學(xué)儲(chǔ)能的基本概念。

氫能是指將氫氣作為燃料，通過燃燒或者氫燃料電池發(fā)電的技術(shù)。氫氣是一種高效、清潔的能源，它的燃燒產(chǎn)生的唯一廢氣是水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。同時(shí)，氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸也相對(duì)方便，可以通過壓縮、液化等方式進(jìn)行儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

化學(xué)儲(chǔ)能是指將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，儲(chǔ)存在電池或者超級(jí)電容器中，當(dāng)需要使用能量時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行使用?；瘜W(xué)儲(chǔ)能技術(shù)相對(duì)成熟，應(yīng)用廣泛，例如鋰離子電池、鉛酸電池等。

那么，氫能和化學(xué)儲(chǔ)能的優(yōu)劣勢(shì)如何呢？

首先來看氫能。氫能是一種高效、清潔的能源，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)其儲(chǔ)存和運(yùn)輸也相對(duì)方便。此外，氫氣的能量密度也很高，可以提供更穩(wěn)定、更高效的能源供應(yīng)。但是，氫氣的制備和儲(chǔ)存成本較高，同時(shí)氫氣的安全性也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，例如氫氣的燃燒速度較快，易引發(fā)火災(zāi)等安全問題。此外，目前氫能技術(shù)的成熟度相對(duì)較低，需要進(jìn)一步的技術(shù)研發(fā)和成本降低才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

再來看化學(xué)儲(chǔ)能。化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)相對(duì)成熟，應(yīng)用廣泛，例如鋰離子電池、鉛酸電池等。其制造成本相對(duì)較低，同時(shí)安全性較高，不易引起安全問題。但是，化學(xué)儲(chǔ)能的能量密度較低，同時(shí)電池的使用壽命也存在一定的限制，需要定期更換電池。此外，在電池的制造和回收過程中，也會(huì)產(chǎn)生一定的環(huán)境污染。

通過對(duì)氫能和化學(xué)儲(chǔ)能的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，兩種技術(shù)各有優(yōu)劣。在未來十年，氫能和化學(xué)儲(chǔ)能都有可能成為新能源領(lǐng)域的主導(dǎo)領(lǐng)域，具體取決于技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

在一些特定場(chǎng)景下，氫能技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。例如，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，氫能技術(shù)可以提供更高效、更清潔的能源供應(yīng)，同時(shí)也可以緩解能源供應(yīng)的不穩(wěn)定性問題。目前，全球多個(gè)國家和地區(qū)已經(jīng)開始大力推廣氫能技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用，這也為氫能技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)空間。

而在其他領(lǐng)域，化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)則更具優(yōu)勢(shì)。例如，在家庭電器、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，成為了主流的能源供應(yīng)方式。未來，隨著智能家居等技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)還有更廣闊的應(yīng)用前景。

總之，氫能和化學(xué)儲(chǔ)能都是新能源領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，具有各自的優(yōu)劣勢(shì)。未來十年，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，兩種技術(shù)都有可能成為新能源領(lǐng)域的主導(dǎo)領(lǐng)域。

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