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如何迈入氢能时代
《能源评论》:氢能被誉为21世纪的“终极能源”,与其他能源形式相比,它的优点有哪些?
毛宗强:我对氢能有两个定义。首先,它是一种和平能源。目前,世界上的化石能源是分布不均的,而人们为了获取更多的化石能源,频频发动战争。而氢气作为一种二次能源,水是氢在地球上最大的源泉。水覆盖地球表面的72%,取之不尽,用之不竭,如果能够很好利用的话,将会为人类的和平搭起一座桥梁。其次,氢能还是一种自由能源。因为,氢气的制取很方便,它不像开采石油和煤炭那样,需要很多重型设备和尖端技术,这有利于广大民营企业参与,不容易受到制约。
衣宝廉:随着全球工业化进程不断加快,化石燃料消耗量日益增加,对环境造成的污染越来越严重,迫切需要寻找一种作为替代品的清洁燃料。而氢能,恰恰还是一种清洁能源。氢气本身就来自于水,不管怎样,最后仍变成水,所以整个生命周期不产生任何的二氧化碳,能够有效地解决空气污染等问题。
克拉克:人类迈入“氢能时代”,将从根源破解日趋严峻的气候变化、生态环境挑战以及能源安全等问题,将会带来安全稳定清洁的能源供应,带来整个产业和经济体系的重建,以及更绿色、健康的人类居住环境。
《能源评论》:从现实应用角度,氢能能给我们带来哪些便利?又能够促进哪些能源变革?
克拉克:氢能就是以氢和其同位素为主体的反应中释放出来的能量,其用途主要有三个方向。一是,航空事业中需要氢能作为燃料。早在第二次世界大战期间,氢就被用作某些火箭发动机的液体推进剂。二是,氢能还可以作为各种交通工具的燃料,比如民用汽车、火车、轮船,等等。早在上个世纪80年代左右,世界上便研发出了氢能汽车。由于使用氢能作为主要燃料,氢能汽车排放的尾气主要成分是水蒸气,因此它对环境的污染非常小,而且噪声也比较低。三是,氢能进入家庭,既可以当作燃料使用,又可以通过氢燃料电池发电供家庭取暖、空调、冰箱和热水器等使用,但目前还处于研发阶段。
毛宗强:目前来看,氢能已经实现的应用场景之一就是氢燃料电池汽车,可以喻为汽车工业的又一次革命。其实氢燃料电池又可以看作是一个氢能的发电机,氢燃料电池是将氢气的化学能直接转化为电能的发电装置。与锂电池相比,最大的区别在于锂电池是把能量储存于电池中,而氢燃料电池是把氢气和空气储存在电池外部,氢气和空气不断地送进燃料电池,电就被源源不断地生产出来,氢燃料燃烧后只排出水,而不产生其他的氮氧化物。和锂电池汽车相比,氢燃料电池汽车的优点是补充燃料很快,以丰田“未来”燃料电池汽车为例,3分钟就可充满氢气,充气一次可行驶650公里。与汽油、柴油内燃机汽车相比,氢燃料电池车的噪声很小且完全不排放温室气体。因此,氢燃料电池汽车与传统汽车和锂电池汽车相比,在性能、速度、补充燃料时间和清洁性上都具有明显优势。
《能源评论》:氢燃料电池汽车目前在研究和产业化方面现状如何,何时能进入百姓家?
衣宝廉:从过去到现在,全球氢燃料电池汽车走了三个阶段。第一阶段,设想的很乐观,但燃料电池应用于汽车上之后,受汽车工况影响,性能衰减很快。第二阶段,主要解决燃料电池的可靠性、耐久性问题。因为工况比较复杂,这一阶段经历了七八年时间,基本上解决了这些问题,燃料电池寿命也达到了要求。现在进入了第三阶段,主要是进一步降低成本和铂(Pt)用量,同时加快加氢站的建设,实现燃料电池汽车的商业化。
氢燃料电池汽车的门槛比较高,为了攻克燃料电池产业化的问题,国际上形成了三大联盟,共同解决这些技术问题。2015年丰田的“未来”燃料电池汽车已经宣布实现了商业化,订货已经接近1500辆。同时,丰田为了促进氢燃料电池汽车在全世界尽快商业化,宣布两个重大措施,一个是专利公开,再一个是产品关键材料和部件可以向世界其他厂家出售。特别是后一件事情,对其他国家燃料电池尽快实现商业化的作用很大。
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