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氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的新能源，有助于解決能源危機(jī)、環(huán)境污染等問(wèn)題，是人類(lèi)的戰(zhàn)略能源發(fā)展方向。
氫能是一種公認(rèn)的清潔能源，具有重量輕、儲(chǔ)量豐富、燃燒性能好等特點(diǎn)。交通，正是其最重要的應(yīng)用場(chǎng)景之一。
氫能是氫的化學(xué)能，氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，二次能源。工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多，常見(jiàn)的有水電解制氫、煤炭氣化制氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制氫等。
簡(jiǎn)介
化學(xué)元素氫(H——Hydrogen)，在元素周期表中位于第一位，它是所有原子中最小的。眾所周知，氫分子與氧分子化合成水，氫通常的單質(zhì)形態(tài)是氫氣（H2），它是無(wú)色無(wú)味，極易燃燒的雙原子的氣體，氫氣是密度最小的氣體。在標(biāo)準(zhǔn)狀況（0攝氏度和一個(gè)大氣壓）下，每升氫氣只有0.0899克重——僅相當(dāng)于同體積空氣質(zhì)量的二十九分之二。氫是宇宙中最常見(jiàn)的元素，氫及其同位素占到了太陽(yáng)總質(zhì)量的84%，宇宙質(zhì)量的75%都是氫。[1]氫具有高揮發(fā)性、高能量，是能源載體和燃料，同時(shí)氫在工業(yè)生產(chǎn)中也有廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在工業(yè)每年用氫量為5500億立方米，氫氣與其它物質(zhì)一起用來(lái)制造氨水和化肥，同時(shí)也應(yīng)用到汽油精煉工藝、玻璃磨光、黃金焊接、氣象氣球探測(cè)及食品工業(yè)中。液態(tài)氫可以作為火箭燃料，因?yàn)闅涞囊夯瘻囟仍冢?53℃。
氫能在二十一世紀(jì)有可能在世界能源舞臺(tái)上成為一種舉足輕重的二次能源。它是一種極為優(yōu)越的新能源，其主要優(yōu)點(diǎn)有：燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，氫氣可以由水制取，而水是地球上最為豐富的資源，演繹了自然物質(zhì)循環(huán)利用、持續(xù)發(fā)展的經(jīng)典過(guò)程。
二次能源是聯(lián)系一次能源和能源用戶(hù)的中間紐帶。二次能源又可分為“過(guò)程性能源”和“含能體能源”。當(dāng)今電能就是應(yīng)用最廣的“過(guò)程性能源”；柴油、汽油則是應(yīng)用最廣的“含能體能源”。由于目前“過(guò)程性能源”尚不能大量地直接貯存，因此汽車(chē)、輪船、飛機(jī)等機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具就無(wú)法直接使用從發(fā)電廠輸出來(lái)的電能，只能采用像柴油、汽油這一類(lèi)“含能體能源”?？梢?jiàn)，過(guò)程性能源和含能體能源是不能互相替代的，各有自己的應(yīng)用范圍。隨著，人們將目光也投向?qū)で笮碌摹昂荏w能源”，作為二次能源的電能，可從各種一次能源中生產(chǎn)出來(lái)，例如煤炭、石油、天然氣、太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力、潮汐能、化石燃料。隨著化石燃料耗量的日益增加，其儲(chǔ)量日益減少，終有一天這些資源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴(lài)化石燃料的、儲(chǔ)量豐富的新的含能體能源。氫能正是一種在常規(guī)能源危機(jī)的出現(xiàn)、在開(kāi)發(fā)新的二次能源的同時(shí)人們期待的新的二次能源。
特點(diǎn)
氫位于元素周期表之首，它的原子序數(shù)為1，在常溫常壓下為氣態(tài)，在超低溫高壓下又可成為液態(tài)。作為能源，氫有以下特點(diǎn)：
?。╨）所有元素中，氫重量最輕。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，它的密度為0.0899g/l；在-252.7°C時(shí)，可成為液體，若將壓力增大到數(shù)百個(gè)大氣壓，液氫就可變?yōu)楣腆w氫。
?。?）所有氣體中，氫氣的導(dǎo)熱性最好，比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍，因此在能源工業(yè)中氫是極好的傳熱載體。
?。?）氫是自然界存在最普遍的元素，據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來(lái)，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。
?。?）除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142，351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。
?。?）氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)有廣泛的可燃范圍，而且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。
?。?）氫本身無(wú)毒，與其他燃料相比氫燃燒時(shí)最清潔，除生成水和少量氨氣外不會(huì)產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、鉛化物和粉塵顆粒等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氨氣經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境，而且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。
?。?）氫能利用形式多，既可以通過(guò)燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。用氫代替煤和石油，不需對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)裝備作重大的改造現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)稍加改裝即可使用。
?。?）氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。
由以上特點(diǎn)可以看出氫是一種理想的新的含能體能源。目前液氫已廣泛用作航天動(dòng)力的燃料，但氫能的大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用還有待解決以下關(guān)鍵問(wèn)題：
廉價(jià)的制氫技術(shù)：因?yàn)闅涫且环N二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氫效率很低，因此尋求大規(guī)模的廉價(jià)的制氫技術(shù)是各國(guó)科學(xué)家共同關(guān)心的問(wèn)題。
安全可靠的貯氫和輸氫方法由于氫易氣化、著火、爆炸，因此如何妥善解決氫能的貯存和運(yùn)輸問(wèn)題也就成為開(kāi)發(fā)氫能的關(guān)鍵。
許多科學(xué)家認(rèn)為，氫能在二十一世紀(jì)有可能在世界能源舞臺(tái)上成為一種舉足輕重的二次能源。氫能是一種二次能源，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)一定的方法利用其它能源制取的，而不象煤、石油和天然氣等可以直接從地下開(kāi)采。在自然界中，氫易和氧結(jié)合成水，必須用電分解的方法把氫從水中分離出來(lái)。如果用煤、石油和天然氣等燃燒所產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)換成的電支分解水制氫，那顯然是劃不來(lái)的?，F(xiàn)在看來(lái)，高效率的制氫的基本途徑，是利用太陽(yáng)能。如果能用太陽(yáng)能來(lái)制氫，那就等于把無(wú)窮無(wú)盡的、分散的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成了高度集中的干凈能源了，其意義十分重大。目前利用太陽(yáng)能分解水制氫的方法有太陽(yáng)能熱分解水制氫、太陽(yáng)能發(fā)電電解水制氫、陽(yáng)光催化光解水制氫、太陽(yáng)能生物制氫等等。利用太陽(yáng)能制氫有重大的現(xiàn)實(shí)意義，但這卻是一個(gè)十分困難的研究課題，有大量的理論問(wèn)題和工程技術(shù)問(wèn)題要解決，然而世界各國(guó)都十分重視，投入不少的人力、財(cái)力、物力，并且也已取得了多方面的進(jìn)展。因此在以后，以太陽(yáng)能制得的氫能，將成為人類(lèi)普遍使用的一種優(yōu)質(zhì)、干凈的燃料。
前景
氫是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，因此氫能被稱(chēng)為人類(lèi)的終極能源。水是氫的大“倉(cāng)庫(kù)”，如把海水中的氫全部提取出來(lái)，將是地球上所有化石燃料熱量的9000倍。氫的燃燒效率非常高，只要在汽油中加入4%的氫氣，就可使內(nèi)燃機(jī)節(jié)油40%。目前，氫能技術(shù)在美國(guó)、日本、歐盟等國(guó)家和地區(qū)已進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)施階段。美國(guó)政府已明確提出氫計(jì)劃，宣布今后4年政府將撥款17億美元支持氫能開(kāi)發(fā)。美國(guó)計(jì)劃到2040年美國(guó)每天將減少使用1100萬(wàn)桶石油，這個(gè)數(shù)字正是現(xiàn)在美國(guó)每天的石油進(jìn)口量。
通過(guò)氫氣和氧氣反應(yīng)所產(chǎn)生的能量。氫能是氫的化學(xué)能，氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%。由于氫氣必須從水、化石燃料等含氫物質(zhì)中制得，因此是二次能源。工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多，常見(jiàn)的有水電解制氫、煤炭氣化制氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制氫等。氫能具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，氫氣可以由水制取，而水是地球上最為豐富的資源。目前，氫能技術(shù)在美國(guó)、日本、歐盟等國(guó)家和地區(qū)已進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)施階段。
氫能作為一種清潔能源，其前景被廣泛看好，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
一、全球能源轉(zhuǎn)型的推動(dòng)
在全球能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化的背景下，新能源產(chǎn)業(yè)正以前所未有的速度蓬勃發(fā)展。太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的應(yīng)用日益廣泛，而作為新能源產(chǎn)業(yè)中的重要分支，氫能因其零排放、能源效率高等特性，被視為“終極能源”之一。隨著全球能源轉(zhuǎn)型的加速推進(jìn)和氫能技術(shù)的進(jìn)步，氫能產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)迅速崛起，成為全球能源領(lǐng)域投資增速最快的行業(yè)之一。
二、政策支持與產(chǎn)業(yè)規(guī)劃
近年來(lái)，中國(guó)高度重視氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，出臺(tái)了一系列支持政策。從國(guó)家層面的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021—2035年)》到地方政府的氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃，政策導(dǎo)向明確、支持力度大，為氫能產(chǎn)業(yè)的快速崛起提供了有力保障。此外，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見(jiàn)》也明確提出，要推進(jìn)氫能“制儲(chǔ)輸用”全鏈條發(fā)展，完善充（換）電站、加氫（醇）站等基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，建立健全氫能制儲(chǔ)輸用標(biāo)準(zhǔn)。這些政策為氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向，提供了廣闊的發(fā)展空間。
三、市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)
隨著氫能技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，氫能市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)。在交通領(lǐng)域，氫能汽車(chē)依靠其長(zhǎng)續(xù)航、快速加注的特點(diǎn)，正逐漸成為未來(lái)綠色出行的重要選擇。在工業(yè)領(lǐng)域，氫能可以作為原料和能源，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的綠色化轉(zhuǎn)型，降低碳排放。在建筑領(lǐng)域，氫能則可以通過(guò)燃料電池等方式，為建筑提供清潔、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。此外，氫能還在儲(chǔ)能、發(fā)電等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
四、產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善
目前，我國(guó)已基本構(gòu)建了較為完整的制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加注和應(yīng)用的氫能產(chǎn)業(yè)鏈。產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為制氫環(huán)節(jié)，其中化石能源重整制氫歷史悠久，技術(shù)路線成熟高效，可大規(guī)模穩(wěn)定制備。下游為氫能應(yīng)用環(huán)節(jié)，氫能的應(yīng)用已經(jīng)滲透到傳統(tǒng)能源的各個(gè)方面，包括軌道交通、新能源汽車(chē)、船舶、航空航天、冶金、化工、能源、電子、家用供電供暖等多個(gè)領(lǐng)域。隨著氫能產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善，氫能產(chǎn)業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)影響力將不斷提升。
五、技術(shù)創(chuàng)新與成本降低
氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)技術(shù)創(chuàng)新的支持。近年來(lái)，我國(guó)在氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)展，隨著技術(shù)的不斷突破和研發(fā)力度的加大，國(guó)產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)將逐漸成熟，具備了與國(guó)際先進(jìn)水平競(jìng)爭(zhēng)的能力。同時(shí)，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模化生產(chǎn)，氫能的生產(chǎn)成本也將逐步降低，這將進(jìn)一步推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化進(jìn)程。
六、國(guó)際合作與交流
政府、行業(yè)企業(yè)和相關(guān)各方還積極推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)與國(guó)際市場(chǎng)的接軌，加強(qiáng)與國(guó)際氫能領(lǐng)域的交流合作。通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，提升我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)走向全球。
綜上所述，氫能前景廣闊，隨著全球能源轉(zhuǎn)型的加速推進(jìn)、政策支持力度的加大、市場(chǎng)需求的持續(xù)增長(zhǎng)、產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善以及技術(shù)創(chuàng)新與成本降低的推動(dòng)，氫能產(chǎn)業(yè)有望迎來(lái)更加蓬勃的發(fā)展。
行業(yè)發(fā)展
氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，人?lèi)對(duì)氫能應(yīng)用自200年前就產(chǎn)生了興趣，到20世紀(jì)70年代以來(lái)，世界上許多國(guó)家和地區(qū)就廣泛開(kāi)展了氫能研究。
早在1970年，美國(guó)通用汽車(chē)公司的技術(shù)研究中心就提出了“氫經(jīng)濟(jì)”的概念。1976年美國(guó)斯坦福研究院就開(kāi)展了氫經(jīng)濟(jì)的可行性研究。20世紀(jì)90年代中期以來(lái)多種因素的匯合增加了氫能經(jīng)濟(jì)的吸引力。這些因素包括：持久的城市空氣污染、對(duì)較低或零廢氣排放的交通工具的需求、減少對(duì)外國(guó)石油進(jìn)口的需要、CO2排放和全球氣候變化、儲(chǔ)存可再生電能供應(yīng)的需求等。氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的新能源，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，是人?lèi)的戰(zhàn)略能源發(fā)展方向。世界各國(guó)如冰島、中國(guó)、德國(guó)、日本和美國(guó)等不同的國(guó)家之間在氫能交通工具的商業(yè)化的方面已經(jīng)出現(xiàn)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。雖然其它利用形式是可能的（例如取暖、烹飪、發(fā)電、航行器、機(jī)車(chē)），但氫能在小汽車(chē)、卡車(chē)、公共汽車(chē)、出租車(chē)、摩托車(chē)和商業(yè)船上的應(yīng)用已經(jīng)成為焦點(diǎn)。
中國(guó)對(duì)氫能的研究與發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)60年代初，中國(guó)科學(xué)家為發(fā)展本國(guó)的航天事業(yè)，對(duì)作為火箭燃料的液氫的生產(chǎn)、H2/O2燃料電池的研制與開(kāi)發(fā)進(jìn)行了大量而有效的工作。將氫作為能源載體和新的能源系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，則是從20世紀(jì)70年代開(kāi)始的?，F(xiàn)在，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)氫能，推動(dòng)氫能利用的發(fā)展，氫能技術(shù)已被列入《科技發(fā)展“十五”計(jì)劃和2015年遠(yuǎn)景規(guī)劃（能源領(lǐng)域）》。
氫燃料電池技術(shù)，一直被認(rèn)為是利用氫能，解決未來(lái)人類(lèi)能源危機(jī)的終極方案。上海一直是中國(guó)氫燃料電池研發(fā)和應(yīng)用的重要基地，包括上汽、上海神力、同濟(jì)大學(xué)等企業(yè)、高校，也一直在從事研發(fā)氫燃料電池和氫能車(chē)輛。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車(chē)工業(yè)已經(jīng)成為中國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。2007年中國(guó)已成為世界第三大汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)和第二大汽車(chē)市場(chǎng)。與此同時(shí)，汽車(chē)燃油消耗也達(dá)到8000萬(wàn)噸，約占中國(guó)石油總需求量的1/4。在能源供應(yīng)日益緊張的今天，發(fā)展新能源汽車(chē)已迫在眉睫。用氫能作為汽車(chē)的燃料無(wú)疑是最佳選擇。
雖然燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)基本已經(jīng)被突破，但是還需要更進(jìn)一步對(duì)燃料電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)、提升，使產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟。這個(gè)階段需要政府加大研發(fā)力度的投入，以保證中國(guó)在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)方面的水平和領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。這包括對(duì)掌握燃料電池關(guān)鍵技術(shù)的企業(yè)在資金、融資能力等方面予以支持。除此之外，國(guó)家還應(yīng)加快對(duì)燃料電池關(guān)鍵原材料、零部件國(guó)產(chǎn)化、批量化生產(chǎn)的支持，不斷整合燃料電池各方面優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的延伸。同時(shí)政府還應(yīng)給予相關(guān)的示范應(yīng)用配套設(shè)施，并且支持對(duì)燃料電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈予以培育等，以加快燃料電池車(chē)示范運(yùn)營(yíng)相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的制定和加氫站等配套設(shè)施的建設(shè)，推動(dòng)燃料電池汽車(chē)的載客示范運(yùn)營(yíng)。有政府的大力支持，氫能汽車(chē)一定能成為朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。
開(kāi)發(fā)利用
利用方面
氫能利用方面很多，有的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，有的人們正在努力追求。為了達(dá)到清潔新能源的目標(biāo)，氫的利用將充滿(mǎn)人類(lèi)生活的方方面面，我們不妨從古到今，把氫能的主要用途簡(jiǎn)要敘述一下。
依靠氫能
1869年俄國(guó)著名學(xué)者門(mén)捷列夫整理出化學(xué)元素周期表，他把氫元素放在周期表的首位，此后從氫出發(fā)，尋找與氫元素之間的關(guān)系，為眾多的元素打下了基礎(chǔ)，人們則氫的研究和利用也就更科學(xué)化了。至1928年，德國(guó)齊柏林公司利用氫的巨大浮力，制造了世界上第一艘“LZ—127齊柏林”號(hào)飛艇，首次把人們從德國(guó)運(yùn)送到南美洲，實(shí)現(xiàn)了空中飛渡大西洋的航程。大約經(jīng)過(guò)了十年的運(yùn)行，航程16萬(wàn)多公里，使1.3萬(wàn)人領(lǐng)受了上天的滋味，這是氫氣的奇跡。
然而，更先進(jìn)的是本世紀(jì)50年代，美國(guó)利用液氫作超音速和亞音速飛機(jī)的燃料，使B57雙引擎輟炸機(jī)改裝了氫發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了氫能飛機(jī)上天。特別是1957前蘇聯(lián)宇航員加加林乘坐人造地球衛(wèi)星遨游太空和1963年美國(guó)的宇宙飛船上天，緊接著1968年阿波羅號(hào)飛船實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)首次登上月球的創(chuàng)舉。這一切都依靠著氫燃料的功勞。面向科學(xué)的21世紀(jì)，先進(jìn)的高速遠(yuǎn)程氫能飛機(jī)和宇航飛船，商業(yè)運(yùn)營(yíng)的日子已為時(shí)不遠(yuǎn)。過(guò)去帝王的夢(mèng)想將被現(xiàn)代的人們實(shí)現(xiàn)。
氫動(dòng)力汽車(chē)
以氫氣代替汽油作汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，已經(jīng)過(guò)日本、美國(guó)、德國(guó)等許多汽世公司的試驗(yàn)，技術(shù)是可行的，目前主要是廉價(jià)氫的來(lái)源問(wèn)題。氫是一種高效燃料，每公斤氫燃燒所產(chǎn)生的能量為33.6千瓦小時(shí)，幾乎等于汽車(chē)燃燒的2.8倍。氫氣燃燒不僅熱值高，而且火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，點(diǎn)火能量低（容易點(diǎn)著），所以氫能汽車(chē)比汽油汽車(chē)總的燃料利用效率可高20%。當(dāng)然，氫的燃燒主要生成物是水，只有極少的氮?dú)浠铮^對(duì)沒(méi)有汽油燃燒時(shí)產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化硫等污染環(huán)境的有害成分。氫能汽車(chē)是最清潔的理想交通工具。
氫能汽車(chē)的供氫問(wèn)題，目前將以金屬氫化物為貯氫材料，釋放氫氣所需的熱可由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水和尾氣余熱提供?，F(xiàn)在有兩種氫能汽車(chē)，一種是全燒氫汽車(chē)，另一種為氫氣與汽油混燒的摻氫汽車(chē)。摻氫汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)只要稍加改變或不改變，即可提高燃料利用率和減輕尾氣污染。使用摻氫5%左右的汽車(chē)，平均熱效率可提高15%，節(jié)約汽油30%左右。因此，近期多使用摻氫汽車(chē)，待氫氣可以大量供應(yīng)后，再推廣全燃?xì)淦?chē)。德國(guó)奔馳汽車(chē)公司已陸續(xù)推出各種燃?xì)淦?chē)，其中有面包車(chē)、公共汽車(chē)、郵政車(chē)和小轎車(chē)。以燃?xì)涿姘?chē)為例，使用200公斤鈦鐵合金氫化物為燃料箱，代替65升汽油箱，可連續(xù)行車(chē)130多公里。德國(guó)奔馳公司制造的摻氫汽車(chē)，可在高速公路上行駛，車(chē)上使用的儲(chǔ)氫箱也是鈦鐵合金氫化物。
摻氫汽車(chē)的特點(diǎn)是汽油和氫氣的混合燃料可以在稀薄的貧油區(qū)工作，能改善整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況。在中國(guó)許當(dāng)城市交通擁擠，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)多處于部分負(fù)荷下運(yùn)行、采用摻氫汽車(chē)尤為有利。特別是有些工業(yè)余氫（如合成氨生產(chǎn)）未能回收利用，若作為摻氫燃料，其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益都是可取的。
氫能發(fā)電
大型電站，無(wú)論是水電、火電或核電，都是把發(fā)出的電送往電網(wǎng)，由電網(wǎng)輸送給用戶(hù)。但是各種用電戶(hù)的負(fù)荷不同，電網(wǎng)有時(shí)是高峰，有時(shí)是低谷。為了調(diào)節(jié)峰荷、電網(wǎng)中常需要啟動(dòng)快和比較靈活的發(fā)電站，氫能發(fā)電就最適合搶演這個(gè)角色。利用氫氣和氧氣燃燒，組成氫氧發(fā)電機(jī)組。這種機(jī)組是火箭型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配以發(fā)電機(jī)，它不需要復(fù)雜的蒸汽鍋爐系統(tǒng)，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，啟動(dòng)迅速，要開(kāi)即開(kāi)，欲停即停。在電網(wǎng)低負(fù)荷時(shí)，還可吸收多余的電來(lái)進(jìn)行電解水，生產(chǎn)氫和氧，以備高峰時(shí)發(fā)電用。這種調(diào)節(jié)作用對(duì)于用網(wǎng)運(yùn)行是有利的。另外，氫和氧還可直接改變常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀況，提高電站的發(fā)電能力。例如氫氧燃燒組成磁流體發(fā)電，利用液氫冷卻發(fā)電裝置，進(jìn)而提高機(jī)組功率等。
更新的氫能發(fā)電方式是氫燃料電池。這是利用氫和氧（成空氣）直接經(jīng)過(guò)電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的裝置。換言之，也是水電解槽產(chǎn)生氫和氧的逆反應(yīng)。70年代以來(lái)，日美等國(guó)加緊研究各種燃料電池，現(xiàn)已進(jìn)入商業(yè)性開(kāi)發(fā)，日本已建立萬(wàn)千瓦級(jí)燃料電池發(fā)電站，美國(guó)有30多家廠商在開(kāi)發(fā)燃料電池.德、英、法、荷、丹、意和奧地利等國(guó)也有20多家公司投入了燃料電池的研究，這種新型的發(fā)電方式已引起世界的關(guān)注。
燃料電池的簡(jiǎn)單原最巧是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，不需要進(jìn)行燃燒，能源轉(zhuǎn)換效率可達(dá)60%—80%，而且污染少，噪聲小，裝置可大可小，非常靈活。最早，這種發(fā)電裝置很小，造價(jià)很高，主要用于宇航作電源。現(xiàn)在已大幅度降價(jià)，逐步轉(zhuǎn)向地面應(yīng)用。目前，燃料電池的種類(lèi)很多，主要有以下幾種：
燃料電池
磷酸鹽型燃料電池是最早的一類(lèi)燃料電池，工藝流程基本成熟，美國(guó)和日本已分別建成4500千瓦及11000千瓦的商用電站。這種燃料電池的操作溫度為200℃，最大電流密度可達(dá)到150毫安/平方厘米，發(fā)電效率約45%，燃料以氫、甲醇等為宜，氧化劑用空氣，但催化劑為鉑系列，目前發(fā)電成本尚高，每千瓦小時(shí)約40～50美分。
融熔燃料
融熔碳酸鹽型燃料電池一般稱(chēng)為第二代燃料電池，其運(yùn)行溫度650℃左右，發(fā)電效率約55%，日本三菱公司已建成10千瓦級(jí)的發(fā)電裝置。這種燃料電池的電解質(zhì)是液態(tài)的，由于工作溫度高，可以承受一氧化碳的存在，燃料可用氫、一氧化碳、天然氣等均可。氧化劑用空氣。發(fā)電成本每千瓦小時(shí)可低于40美分。
固體電池
固體氧化物型燃料電池被認(rèn)為是第三代燃料電池，其操作溫度1000℃左右，發(fā)電效率可超過(guò)60%，目前不少?lài)?guó)家在研究，它適于建造大型發(fā)電站，美國(guó)西屋公司正在進(jìn)行開(kāi)發(fā)，可望發(fā)電成本每千瓦小時(shí)低于20美分。
此外，還有幾種類(lèi)型的燃料電池，如堿性燃料電池，運(yùn)行溫度約200℃，發(fā)電效率也可高達(dá)60%，且不用貴金屬作催化劑，瑞典已開(kāi)發(fā)200千瓦的一個(gè)裝置用于潛艇。美國(guó)最早用于阿波羅飛船的一種小型燃料電池稱(chēng)為美國(guó)型，實(shí)為離子交換膜燃料電池，它的發(fā)電效率高達(dá)75%，運(yùn)行溫度低于100℃，但是必需以純氧作氧化劑。后來(lái)，美國(guó)又研制一種用于氫能汽車(chē)的燃料電池，充一次氫可行300公里，時(shí)速可達(dá)100公里，這是一種可逆式質(zhì)子交換膜燃料電池，發(fā)電效率最高達(dá)80%。
燃料電池理想的燃料是氫氣，因?yàn)樗请娊庵茪涞哪娣磻?yīng)。燃料電池的主要用途除建立固定電站外，特別適合作移動(dòng)電源和車(chē)船的動(dòng)力，因此也是今后氫能利用的孿生兄弟。
isplay: none"> 家庭用氫
隨著制氫技術(shù)的發(fā)展和化石能源的缺少，氫能利用遲早將進(jìn)入家庭，首先是發(fā)達(dá)的大城市，它可以像輸送城市煤氣一樣，通過(guò)氫氣管道送往千家萬(wàn)戶(hù)。每個(gè)用戶(hù)則采用金屬氫化物貯罐將氫氣貯存，然后分別接通廚房灶具、浴室、氫氣冰箱、空調(diào)機(jī)等等，并且在車(chē)庫(kù)內(nèi)與汽車(chē)充氫設(shè)備連接。人們的生活靠一條氫能管道，可以代替煤氣、暖氣甚至電力管線，連汽車(chē)的加油站也省掉了。這樣清潔方便的氫能系統(tǒng)，將給人們創(chuàng)造舒適的生活環(huán)境，減輕許多繁雜事務(wù)。
氫能在工業(yè)領(lǐng)域(如切割，焊接)，巳有非常長(zhǎng)的歷史.特別是在首飾加工行業(yè)，有機(jī)玻璃制品火焰拋光，連鑄坯切割，制藥廠水針劑拉絲封口等領(lǐng)域的應(yīng)用非常普及。
作為新能源，其安全性受到人們的普遍關(guān)注。從技術(shù)方面講，氫的使用是絕對(duì)安全的。氫在空氣中的擴(kuò)散性很強(qiáng)，氫泄漏或燃燒時(shí)，可以很快地垂直升到空氣中并消失得無(wú)影無(wú)蹤，氫本身沒(méi)有毒性及放射性，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害，也不會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)?？茖W(xué)家已經(jīng)做過(guò)大量的氫能安全試驗(yàn)，證明氫是安全的燃料。如在汽車(chē)著火試驗(yàn)中，分別將裝有氫氣和天然汽油燃料罐點(diǎn)燃，結(jié)果氫氣作為燃料的汽車(chē)著火后，氫氣劇烈燃燒，但火焰總是向上沖，對(duì)汽車(chē)的損壞比較緩慢，車(chē)內(nèi)人員有較長(zhǎng)得時(shí)間逃生，而天然燃料的汽車(chē)著火后，由于天然氣比空氣重，火焰向汽車(chē)四周蔓延，很快包圍了汽車(chē)，傷及車(chē)內(nèi)人員的安全。
氫能特點(diǎn)
安全環(huán)保
氫氣分子量為2，是空氣的1/14，因此，氫氣泄漏于空氣中會(huì)自動(dòng)逃離地面，不會(huì)形成聚集。而其他燃油燃?xì)饩鶗?huì)聚集地面而構(gòu)成易燃易爆危險(xiǎn)。無(wú)味無(wú)毒，不會(huì)造成人體中毒，燃燒產(chǎn)物僅為水，不污染環(huán)境。
高溫高能
1kg氫氣的熱值為34000Kcal，是汽油的三倍。氫氧焰溫度高達(dá)2800度，高于常規(guī)液氣。
熱能集中
氫氧焰火焰挺直，熱損失小，利用效率高。
自動(dòng)再生
氫能來(lái)源于水，燃燒后又還原成水。
催化特性
氫氣是活性氣體催化劑，可以與空氣混合方式加入催化燃燒所有固體，液體、氣體燃料。加速反應(yīng)過(guò)程，促進(jìn)完全燃燒，達(dá)到提高焰溫、節(jié)能減排之功效。
還原特性
各種原料加氫精煉。
變溫特性
可根據(jù)加熱物體的熔點(diǎn)實(shí)現(xiàn)焰溫的調(diào)節(jié)。
來(lái)源廣泛
氫氣可由水電解制取，水取之不盡，而且每kg水可制備1860升氫氧燃?xì)狻?/p>
即產(chǎn)即用
利用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，由氫氧機(jī)按照用戶(hù)設(shè)定的按需供氣，不貯存氣體。
應(yīng)用范圍
氫能儲(chǔ)存
氫能（Hydrogen Energy）是指氫和氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)釋放出的化學(xué)能，是一種二次清潔能源，被譽(yù)為“21世紀(jì)終極能源”，也是在碳達(dá)峰、碳中和的大背景下，加速開(kāi)發(fā)利用的一種清潔能源。氫的儲(chǔ)存是一個(gè)至關(guān)重要的技術(shù)，已經(jīng)成為氫能利用走向規(guī)?；钠款i。儲(chǔ)氫問(wèn)題涉及氫生產(chǎn)、運(yùn)輸、最終應(yīng)用等所有環(huán)節(jié)，儲(chǔ)氫問(wèn)題不解決，氫能的應(yīng)用則難以推廣。氫是氣體，它的輸送和儲(chǔ)存比固體煤、液體石油更困難。一般而論，氫氣可以氣體、液體、化合物等形態(tài)儲(chǔ)存。氫的儲(chǔ)存方式主要有高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫和儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫等。
高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是最常用的氫氣儲(chǔ)存方式，也是最成熟的儲(chǔ)氫技術(shù)，氫氣被壓縮后在鋼瓶里以氣體形式儲(chǔ)存。應(yīng)用較廣泛的是灌裝壓力為15.2MPa的儲(chǔ)氫鋼瓶，它是一種應(yīng)用廣泛、簡(jiǎn)便易行的儲(chǔ)氫方式，成本低，充放氣速度快，且在常溫下就可以進(jìn)行。但是，它最大的弱點(diǎn)是單位質(zhì)量的儲(chǔ)氫密度只有1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）左右，無(wú)法滿(mǎn)足更高應(yīng)用的要求。因此，需在滿(mǎn)足安全性的前提下，通過(guò)材料和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)來(lái)提高容器的儲(chǔ)氫壓力以增大儲(chǔ)氫密度，同時(shí)降低儲(chǔ)氫的成本，滿(mǎn)足商業(yè)應(yīng)用。
低溫液態(tài)儲(chǔ)氫是指在在101kPa下，氫氣冷凍到-253℃以下即變?yōu)橐簯B(tài)氫。液化氫氣具有存儲(chǔ)效率高、能量密度大( 12~34MJ/kg)、成本高的特點(diǎn)。氫的液化需要消耗大量的能源。理論上，氫的液化消耗28.9kJ/mol能量，實(shí)際過(guò)程消耗的能量大約是理論值的2.5倍，每千克液態(tài)氫耗能在11.8MJ以上j因?yàn)橐夯瘻囟扰c室溫之間有200℃以上的溫差，加之液態(tài)氫的蒸發(fā)潛熱較小，所以不能忽略從容器滲進(jìn)來(lái)的侵入熱量引起的液態(tài)氫的氣化。罐的表面積與半徑的二次方成正比，而液態(tài)氫的體積則與半徑的三次方成正比，所以由滲透熱量引起的大型罐的液態(tài)氫氣化比例要比小型罐的小。因此，液態(tài)儲(chǔ)氫的適用條件是存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、氣體量大、電價(jià)低廉。
氫能運(yùn)輸
氫能的運(yùn)輸主要包括壓縮氫氣的運(yùn)輸、液態(tài)氫的運(yùn)輸、利用儲(chǔ)氫介質(zhì)輸送、利用管道輸送和制造原料的輸送。壓縮氫氣的運(yùn)輸是把氫氣壓縮成高壓氣體后進(jìn)行的輸送，適用于往離站制氫型加氫站輸送的場(chǎng)合。該方法的特點(diǎn)是在輸送、儲(chǔ)存、消費(fèi)過(guò)程中不發(fā)生相變，能量損失小，但一次輸送的量也比較少，因此適合距離較近、輸送量少的場(chǎng)合。如果是實(shí)驗(yàn)室用等小規(guī)模場(chǎng)合，一般可采用氫氣瓶來(lái)輸送壓縮氫氣，而加氫站的場(chǎng)合則需要大規(guī)模的輸送方法，為此開(kāi)發(fā)出了轉(zhuǎn)載大型高壓容器的牽引車(chē)。對(duì)牽引車(chē)輸送來(lái)說(shuō)，重要的是一次可輸送的量，，但是行駛在普通道路上的牽引車(chē)的大小要受到道路交通法的限制，尤其是對(duì)質(zhì)量和大小的管制。由于鋼制容器過(guò)重，無(wú)法提高裝載量，正努力實(shí)現(xiàn)輕型化及高壓化，從而提高氫氣裝載量。
液態(tài)氫輸送的原理和壓縮氫氣差不多，主要區(qū)別是儲(chǔ)存罐裝的是液態(tài)氫，對(duì)保溫性能要求更高。因?yàn)橐簯B(tài)氫制造時(shí)的液化效率低，因此會(huì)導(dǎo)致整體輸送的能量效率降低。另外，將液態(tài)氫從液氫罐轉(zhuǎn)移到加氫站儲(chǔ)氫罐里時(shí)，不能忽略把配管冷卻到液態(tài)氫溫度時(shí)的蒸發(fā)損失。此外，防止水蒸氣、氮?dú)?、氧氣等可能聚集于液氫罐?nèi)的物質(zhì)的混入也是很重要的。可以看出，當(dāng)運(yùn)輸?shù)囊?guī)模較大時(shí)，有利于提高能量效率，降低運(yùn)輸成本。
利用儲(chǔ)氫介質(zhì)輸送是利用儲(chǔ)氫技術(shù)把氫吸收于載體進(jìn)行輸送的方法。但是上述的幾種儲(chǔ)氫載體的儲(chǔ)氫質(zhì)量百分比較低，意味著，運(yùn)輸相同質(zhì)量的氫，該種方法總質(zhì)量更大?？芍?，運(yùn)輸過(guò)程中為了降低運(yùn)輸成本，質(zhì)量的重要性要高于體積，所以這是該方法的主要缺點(diǎn)。以有機(jī)氫化物為例介紹該種方法。通過(guò)一定的條件將氫氣與環(huán)己烷進(jìn)行反應(yīng)生成液態(tài)的苯，之后將苯儲(chǔ)存在油罐中，然后利用油罐車(chē)將苯運(yùn)送到目的地，再通過(guò)一定的化學(xué)反應(yīng)將苯進(jìn)行脫氫分離得到氫氣。
管道輸送無(wú)論在成本上還是在能量消耗上都將是非常有利的方法。在大型工業(yè)聯(lián)合企業(yè)，氫氣的管道輸送已被實(shí)用化。人們正在研究發(fā)揮管道特色的新組合j例如，利用現(xiàn)有的城市煤氣管道輸送天然氣和氫氣的混合物，在加氫站里根據(jù)需要抽取提純氫氣的設(shè)想正在探討之中。如果把管道本身的壓力提高，則在加氫站里不需要壓縮機(jī)。由于氫氣的儲(chǔ)存輸送有著或多或少技術(shù)問(wèn)題或者經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，所以可以直接把制氫原料運(yùn)送到加氫站，然后制備氫氣直接進(jìn)行使用或儲(chǔ)存。常見(jiàn)原料有各種烴類(lèi)物質(zhì)、甲醇等，這些原料的運(yùn)輸技術(shù)成熟，成本較低。但是要求加氫站的規(guī)模較大，才有較好的效益。
應(yīng)用領(lǐng)域
江西省發(fā)改委、江西省能源局印發(fā)《江西省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2023-2035年）》：統(tǒng)籌各地氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的綜合條件和已有基礎(chǔ)，著力建設(shè)以“九江-南昌-吉安-贛州”為軸線的“贛鄱氫經(jīng)濟(jì)走廊”，貫通鏈接內(nèi)部、融入周邊的氫經(jīng)濟(jì)主動(dòng)脈，北面融入長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶，南面對(duì)接粵港澳大灣區(qū)，帶動(dòng)?xùn)|西兩翼各地結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)積極發(fā)展氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
2023年，為加速氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，德國(guó)政府通過(guò)了更新版《國(guó)家氫能戰(zhàn)略》。
2024年3月21日上午，由中車(chē)長(zhǎng)客股份公司自主研制的中國(guó)首列氫能源市域列車(chē)在位于長(zhǎng)春的中車(chē)長(zhǎng)客試驗(yàn)線進(jìn)行了運(yùn)行試驗(yàn)，列車(chē)成功以時(shí)速160公里滿(mǎn)載運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)、全場(chǎng)景、多層級(jí)性能驗(yàn)證，標(biāo)志著氫能在軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用取得新突破。
發(fā)展現(xiàn)狀
氫能發(fā)展現(xiàn)狀可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行概括：
全球氫氣產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)：
根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)，全球氫氣總產(chǎn)量在近年來(lái)持續(xù)增長(zhǎng)。2021年全球氫氣總產(chǎn)量（含合成氣）約為9400萬(wàn)噸，2022年則增長(zhǎng)至約9813萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)到2030年，全球氫氣產(chǎn)量有望突破15000萬(wàn)噸。
可再生能源制氫裝機(jī)容量快速上漲：
隨著全球能源轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，可再生能源制氫受到越來(lái)越多國(guó)家的重視。截至2022年底，全球電解水制氫裝機(jī)容量達(dá)到近700MW，同比上漲22.9%。其中，ALK電解制氫技術(shù)占比近60%，PEM電解制氫技術(shù)占比超30%。
政策支持推動(dòng)氫能發(fā)展：
各國(guó)政府紛紛制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略，通過(guò)政策扶持和資金投入來(lái)推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如，美國(guó)政府為氫能源的研發(fā)與制造提供了豐厚的資金支持，各州政府也積極參與到氫能源的發(fā)展中。
氫能應(yīng)用領(lǐng)域廣泛：
氫能作為一種清潔、高效的能源形式，在交通、電力、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，已有數(shù)萬(wàn)輛氫燃料電池汽車(chē)上路，同時(shí)氫能也在發(fā)電、冶金、化工等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
大型氫能項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)：
全球范圍內(nèi)，多個(gè)大型氫能項(xiàng)目正在規(guī)劃和建設(shè)中。例如，歐洲的Brint0-氫島項(xiàng)目和NortH2項(xiàng)目，以及美國(guó)的多個(gè)氫氣生產(chǎn)設(shè)施。這些項(xiàng)目將進(jìn)一步推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用。
然而，氫能發(fā)展也面臨一些挑戰(zhàn)，如制造成本較高、基礎(chǔ)設(shè)施不完善等。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的持續(xù)扶持，氫能有望實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用和更低成本的生產(chǎn)。
氫能源動(dòng)力汽車(chē)
氫能源動(dòng)力汽車(chē)是一種利用氫氣作為能源的汽車(chē)，它通過(guò)氫氣與氧氣在燃料電池中的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)來(lái)推動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)。以下是關(guān)于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的詳細(xì)介紹：
一、定義與分類(lèi)
氫能源動(dòng)力汽車(chē)，又稱(chēng)為氫能汽車(chē)或氫燃料電池汽車(chē)（Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV），是一種以氫為主要能量來(lái)源的移動(dòng)汽車(chē)。根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)的不同，氫能汽車(chē)可以分為氫內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)（Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle, HICEV）和氫燃料電池車(chē)兩種類(lèi)型。氫內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)以?xún)?nèi)燃機(jī)燃燒氫氣產(chǎn)生動(dòng)力，而氫燃料電池車(chē)則是通過(guò)氫燃料電池產(chǎn)生電力，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。
二、工作原理
氫燃料電池汽車(chē)的工作原理是將氫氣存儲(chǔ)在高壓罐中，通過(guò)燃料電池與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能和水。這個(gè)過(guò)程中，氫原子的電子被質(zhì)子交換膜阻隔，通過(guò)外電路從負(fù)極傳導(dǎo)到正極，成為電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。質(zhì)子則通過(guò)質(zhì)子交換膜與氧結(jié)合生成純凈水，實(shí)現(xiàn)了零排放。電能隨后經(jīng)過(guò)DC-DC整流后輸送到驅(qū)動(dòng)器中，驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)汽車(chē)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，從而驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛。
三、優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
1、環(huán)保：氫能源汽車(chē)產(chǎn)生的唯一副產(chǎn)品是水，無(wú)污染排放，對(duì)減少空氣污染和溫室氣體排放具有重要作用。
2、高效：氫能源汽車(chē)的能量轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較高，理論上可以達(dá)到50%以上，遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的30%左右。
3、快速充電：氫能源汽車(chē)的加氫時(shí)間通常只需幾分鐘，相較于電動(dòng)汽車(chē)的充電時(shí)間更短。
4、能源多樣性：氫氣可以通過(guò)多種途徑獲取，如水電解、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化等，有助于實(shí)現(xiàn)能源多元化。
缺點(diǎn)
1、基礎(chǔ)設(shè)施不足：目前，氫能源汽車(chē)的基礎(chǔ)設(shè)施（如加氫站）建設(shè)相對(duì)滯后，限制了其廣泛應(yīng)用。
2、成本較高：氫能源汽車(chē)的生產(chǎn)成本和使用成本相對(duì)較高，目前尚無(wú)法大規(guī)模普及。
3、儲(chǔ)存運(yùn)輸困難：氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸相對(duì)于石油、天然氣等傳統(tǒng)能源較為復(fù)雜，需要特殊的設(shè)備和管道。
4、安全性問(wèn)題：氫氣易燃易爆，需要在特定的條件下儲(chǔ)存和運(yùn)輸，增加了使用風(fēng)險(xiǎn)。
四、發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)展望
發(fā)展現(xiàn)狀
1、技術(shù)進(jìn)步：隨著氫能源汽車(chē)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，其燃料電池系統(tǒng)的性能不斷提升，續(xù)航里程和動(dòng)力性能也得到了提高。
2、政策支持：多國(guó)政府出臺(tái)了一系列政策支持和優(yōu)惠措施，鼓勵(lì)氫能源汽車(chē)的發(fā)展和應(yīng)用。
3、市場(chǎng)應(yīng)用：氫能源汽車(chē)已經(jīng)在一些國(guó)家和地區(qū)得到了示范應(yīng)用，如公共交通、出租車(chē)、物流等領(lǐng)域。
未來(lái)展望
1、技術(shù)突破：隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，氫能源汽車(chē)的成本將進(jìn)一步降低，性能將進(jìn)一步提升，更加符合消費(fèi)者的需求。
2、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)將加快，為氫能源汽車(chē)的廣泛應(yīng)用提供有力保障。
3、市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大：預(yù)計(jì)未來(lái)幾年內(nèi)，氫能源汽車(chē)的市場(chǎng)規(guī)模將大幅增長(zhǎng)，成為新能源汽車(chē)領(lǐng)域的重要力量。
五、結(jié)論
氫能源動(dòng)力汽車(chē)作為一種環(huán)保、高效的新型汽車(chē)，具有廣闊的發(fā)展前景。雖然目前仍面臨一些挑戰(zhàn)和問(wèn)題，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的支持，其未來(lái)應(yīng)用前景仍然樂(lè)觀。
生產(chǎn)方式
氫能的生產(chǎn)方式多種多樣，根據(jù)原料和工藝的不同，可以主要分為以下幾類(lèi)：
一、化石能源制氫
1、煤制氫：
工藝：煤炭主要以水煤漿或煤粉的形式，經(jīng)氣化爐在1000℃以上的高溫條件下與氣化劑（蒸汽/氧氣）反應(yīng)生成合成氣（H2+CO），CO與H2分離后CO經(jīng)水蒸氣變換轉(zhuǎn)變?yōu)镠2和CO2，再經(jīng)過(guò)脫除酸性氣體（CO2+SO2）以及氫氣PSA提純等工藝流程，得到高純度的氫氣。
特點(diǎn)：工藝成熟，成本低廉，但碳排放量大，不符合綠色低碳的發(fā)展要求。然而，在碳捕捉與封存（CCS）技術(shù)的支持下，煤制氫的碳排放問(wèn)題有望得到緩解，形成“藍(lán)氫”。長(zhǎng)期來(lái)看，煤制氫并非氫能發(fā)展的主流方向。
成本：受煤炭?jī)r(jià)格影響，短期內(nèi)煤制氫因成本低廉而具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
2、天然氣制氫：
工藝：天然氣制氫主要通過(guò)甲烷蒸汽重整，在催化劑的作用下生成H2和CO，分離后再對(duì)CO變換，與水蒸氣反應(yīng)生成CO2和H2。天然氣蒸氣重整制氫是傳統(tǒng)制氫工藝，技術(shù)成熟，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)煉廠氫氣、純氫、合成氣和合成氨原料，是工業(yè)上最常用的制氫方法。
特點(diǎn)：高效、低污染，但天然氣原料成本占比較高，且我國(guó)天然氣資源相對(duì)匱乏，這限制了天然氣制氫在我國(guó)的發(fā)展。國(guó)外主要用氫和產(chǎn)氫國(guó)家如歐美日韓以天然氣制氫為主。
成本：天然氣制氫成本主要受天然氣價(jià)格影響，在我國(guó)占比約14%，成本8.96-16.8元/kg。
二、工業(yè)副產(chǎn)品制氫
1、工藝：利用工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的富含氫氣的尾氣進(jìn)行回收提純，從而獲得氫氣。主要工業(yè)副產(chǎn)氫來(lái)源包括焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫尾氣等。
2、特點(diǎn)：成本低、資源利用率高，但氫氣純度和供應(yīng)量受工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程影響較大。
3、成本：工業(yè)副產(chǎn)氫成本9.13-19.8元/kg。
三、電解水制氫
1、工藝：利用可再生能源或核能等電力資源，通過(guò)電解水反應(yīng)生成氫氣和氧氣。電解水制氫技術(shù)主要包括堿性電解（ALK）、質(zhì)子交換膜電解（PEM）、固體氧化物電解（SOEC）和陰離子交換膜電解（AEM）等。
2、特點(diǎn)：具有零碳排放、可持續(xù)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，是氫能發(fā)展的“終極路線”。
3、成本：電解水制氫成本主要受電力成本和設(shè)備成本影響。隨著可再生能源發(fā)電規(guī)模的擴(kuò)大和發(fā)電成本的降低，電解水制氫成本有望大幅下降。同時(shí)，電解水制氫具有零碳排放的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，符合綠色低碳的發(fā)展要求。
四、其他制氫方式
1、生物質(zhì)制氫：利用生物質(zhì)通過(guò)氣化、發(fā)酵等過(guò)程制取氫氣。這種方式具有可再生、低碳排放的特點(diǎn)，但目前技術(shù)尚不成熟，仍處于研發(fā)階段。
2、光解水制氫：通過(guò)太陽(yáng)能光解水制氫，被認(rèn)為是未來(lái)制取零碳?xì)錃獾淖罴淹緩健Ｈ欢?，目前這項(xiàng)技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)階段，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
綜上所述，氫能的生產(chǎn)方式多種多樣，每種方式都有其特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。未來(lái)隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的持續(xù)支持，氫能制取將呈現(xiàn)多元化、清潔化、高效化的發(fā)展趨勢(shì)。
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