一个中国战略科学家的演讲醍醐灌顶:氢能不是大骗局!

今天给大家分享一篇来自干勇院士的演讲,他指出氢能是低碳,甚至“零”碳排放,是未来人类最理想的替代能源之一,我国拥有庞大的制氢产能和应用需求,发展氢能将对我国的能源安全和环境保护产生深远的影响。

此外我还帮大家准备了一份干勇院士的PPT《氢能将带动10万亿级新兴产业》,共包含三部分内容,首先梳理了国内外氢能发展现状及未来趋势,其次指出为支撑双碳目标实现,需建设大规模绿氢制备基地,最后详细讲解了氢能为制造业高质量发展所带来的新机遇。

干勇院士:中国工程院原副院长、国家新材料产业发展专家咨询委员会主任、中国金属学会理事长。长期从事国家产业发展战略研究,以及新材料、冶金、现代钢铁流程技术研究,是我国著名的战略科学家。

人类的发展正在消耗着大量以煤炭、石油、天然气为主的不可再生化石能源,导致二氧化碳排放量激增,全球环境污染和温室效应日趋严重。寻找新的清洁能源迫在眉睫,以原子能、风能、水能、太阳能、氢能等为主的绿色能源逐渐进入人们的视野。

氢是宇宙中最常见的元素,地球表面72%都覆盖着水,水是由氢与氧组成,氢可以通过化石能源或电解水制取,是可再生能源。氢气是密度最小的气体,并且极易燃烧,液态氢可以做火箭燃料。而逐渐成熟的氢燃料电池更是氢能利用的明星产品。

总之,氢能是低碳,甚至“零”碳排放,是未来人类最理想的替代能源之一,近年来备受关注。我国2019年《政府工作报告》提出,“推动充电、加氢等设施建设。”。这是氢作为能源首次写入我国《政府工作报告》,对氢能在国内的推广和应用具有里程碑式的意义。

我国拥有庞大的制氢产能和应用需求,发展氢能将对我国的能源安全和环境保护产生哪些深远的影响?未来“氢能社会”是怎样的一幅全新景象?氢能将如何改变我们的生活?

第一个就是不可再生的化石能源一定要被可再生的绿色能源来替代;第二就是一个高碳向低碳过程的过渡。氢无疑是最好的一个元素,氢无毒、清洁、燃值高。古代人用木材来做能源,如果氢要和木材比的话,它的能量密度是木材的1000倍。后来人类又用煤来做能源,氢是煤能量密度的6.8倍。现在我们又用油和气,氢是汽油的能量密度的3.3倍,是天然气的3.4倍。所以氢的能量密度是最大的,最符合我们要选择的一种清洁能源。

目前氢能或氢能的利用,特别是氢能在燃料电池汽车上的应用已经非常热。经过一个小高潮期,氢燃料电池就是一个供电移动式的发电机,而且没有热循环,它可以把工作效率提到90%,发电效率是非常高的。

氢怎么变成电?氢燃料电池恰恰它跟锅炉、跟加热没关系,氢的发电机理没有借助热循环,就是氢在含铂的催化剂下放出两个电子,这两个电子就流走了,就形成了电流。氢燃料电池在交通领域里应用的突破,我们应该感谢这些汽车工作者,是他们锲而不舍,在完成氢在汽车中的应用过程中,做了大量的工作,最后使它工程化、商业化。

现在日本的丰田已经向全世界供应了数千辆的乘用车和商用车,已经在正式运营。像奔驰、宝马、丰田、本田全世界的著名企业们都联合成立了一个氢能委员会,他们认为二十一世纪人类必须要进入氢时代,所以2050年左右要防止地球温度上升两度,必须要在能源结构中氢的比例要占到18%以上,这样可以减少每年60亿吨的二氧化碳的排放,而且氢本身供氢系统氢燃料电池的应用,是一个大的产业链,可以形成一个很大的产业领域,他们估计是2.5万亿美元,到2050年可以形成这么大的一个氢产业,还有三千万人可以就业。

氢除了在汽车上应用以外,在深海潜水,在无人机中,只要是移动器件需要动力的地方,氢燃料电池都可以用上去。高铁大家都很熟悉,非常便利,但是它的致命弱点在电上。遇到什么自然灾害一旦断电,如果这列火车停在沙漠上没有储备的能源,人就可能在那儿被晒死了。氢燃料电池就可以在列车上用,所以中车集团说要加入氢联盟,要开发氢的利用。

我们5G时代所有的基站,它的能源体系、供电系统也可以用氢能。还有就是在生活中分布式发电,实际上每家每户可以放一个氢的燃料电池,可以把家庭里面加热冷却,所有的家用电器,包括汽车都可以解决。一个氢气管道进入家庭就可以供给所有需要的能源,而且非常方便。甚至当外面没电的时候,它还可以成为一个发电供电的来源,可以平衡整个电网。原来我们电网就是有波峰波谷,有了这个分布式的发电,实际上可以做一个很好的动态的协调、调整,来提高我们的发电效率和网络的运行质量。

氢能源做的燃料电池和锂动力电池比较,如果锂动力电池作为主动力电源,在重载航空航天或者是大型的移动器件上,它的续航里程不够,它的能量密度也没有氢燃料电池高,这个方面应用的优势不如氢燃料电池。因为氢是汽油的能量密度的三倍以上,所以以后的航空航天等大功率的运输工具用氢燃料电池是非常适合的。

实际上,氢能作为燃料总是有一定的危险性,它燃烧起来以后的气味没毒。我们经常看到出现火灾爆炸的场景,人还没有接触到火,有毒的气体已经把人熏倒了,而氢不存在这个问题。另外在燃料的爆炸性方面,氢的扩散速度是汽油的12倍,它很快能扩散开,可能一下子一股火上去,但是它不会引起其它更加严重的后果。在汽油和氢燃料汽车分别陷入燃料着火的条件下,氢燃料汽车,氢一燃烧冒一股火上去,扩散很快;而汽油车它没有办法,它只有燃烧,汽油来不及扩散。最后汽油车全都烧得只剩骨架了,而氢燃料汽车没有出现任何其它危险,也伤不了人。

所以实际上从安全性来说,氢燃料比汽油还稍微安全一些。我们以前也用氢,大家也接触过氢,把氢作为还原剂的时候,用量小,没有什么不安全。但是现在要把氢作为能源,要大量地应用,进入老百姓中间,老百姓就害怕了,这个氢可能要爆炸,氢气球都爆炸了。比如说有个地方以前建了个加氢站,现在这个地方不用了,这个加氢站要搬走,谁也不敢动,也没有地方敢批。七年了,这个加氢站也没搬走,而要搬的地方政府不同意,而且谁来审批也不知道。

实际上氢不是那么太危险,中国的管网运氢大概也在400公里左右,以后管网要拉得很长。在路上运氢,以前我们到加氢站加氢,氢来以后不准白天加,要半夜12点才允许加氢,都怕出现安全问题。氢系统的建立就是要制定绝对安全的氢的运行规则。当然,它既然是燃料我们当然要定规则,但是还是比较危险,特别是在开始的推广时期,要特别注意。

就像19世纪我们用氧一样,开始很危险的,所有的规则定好以后,甚至晚上你枕一个氧气枕头,心里也不紧张。所以氢如果定好标准,按照整个用氢规则来就没有危险。原来我们把它作为危险化学品当然也是有一定道理的,因为它用量并不多,人们并没有统一认识,而且没有制定系统的标准。如果作为一个大能源,它实际上可以来重新制定使用规则,制定运氢、加氢、储氢、制氢的规则标准,这个实际上就安全了。

现在看到的是日本氢燃料电池汽车在加氢站加氢的图片,加氢站和加油站只有一墙之隔,这边是加油站,这边是加氢站,一辆本田车正在加氢,后面就是社区,没有什么说很危险性。

现有柴油车在所有的汽车的保有量里面只占9.4。

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