原始能源-火

人类从50万到100万年前就开始使用天然火，并在1.2万年前通过钻探木材生火创造了第一次能源技术革命。蒸汽机是在公元一世纪发明的，电是由富兰克林在1732年发明的。到目前为止，人类为了自身安全没有停止了对能源的探索。特别是在过去的500年里，人类开发了满足能源需求的新途径，如水电、火电、核电、风电、光伏发电等。如下图所示：

人类能源供应示意图

燃料能源中最清洁的能源

电能在使用中是清洁的，而且环保成本随着发电过程的不同而不同。火电需要燃烧化石能源，利用化石能源时要排放污染气体和废渣。成熟的核电需要核燃料，核燃料是一种资源短缺的资源，在发电过程中会产生核废料，短时间处理核废料一直没有解决，据说需要100年才能完全消除对环境的影响。水电没有污染，资源有限，不可能无限期开发，水电开发可能对环境和生态造成破坏。风力发电属于有限利用的有条件发电。光伏发电可能是目前清洁无限制的电力发展模式，因为哪里有阳光，哪里就有电！

氢能

氢能源发展的最大瓶颈

氢能利用的产业链很长，包括制氢、储氢、运输和加氢。

水在自然界中富含氢，海洋是水的宝库。电解水产生的氢气会造成污染。根据能量守恒定律，水电解制氢所需的能量等于燃烧氢气所需的能量。催化剂的使用可以降低电解氢所需的能量，大大降低电解氢的成本。氢能的利用是有价值的，低成本制氢是重要的。2020年8月15日，在中国科协第二十二届年会闭幕式上，中国科协发布了《对科学发展具有指导作用的十大科学问题》和《对技术和产业起关键作用的十大工程问题》如何实现可再生能源电解水制氢规模化、低能耗、高稳定性的统一，被列为十大工程之一。

由此可以证明，氢能发展的最大瓶颈是制氢成本。

氢能充装站

如何低成本生产氢气

氢能产业链的上游是制氢，主要技术手段有化石能源制氢、副产品制氢、可再生能源制氢、电解水制氢、光解水制氢等；中游是储氢和制氢运输环节，主要技术手段有低温液体、高压气体和金属氢化物储氢；下游是氢的应用，可以渗透到传统能源的各个领域，包括运输、工业燃料、发电、供热等，主要技术有直接燃烧技术和燃料电池技术。

在我国，山东在制氢、储氢运输、装备制造、氢能推广应用等方面做出了巨大努力。相关部署包括优先发展工业副产氢技术路线；有序发展可再生能源制氢；发展高压气态氢储存、低温液氢和长管拖车运输，合理配套加氢建设和布局站场；协调发展制氢、储氢、加氢设备等配套产业；优先在物流运输、城市公交、特种车辆等领域取得突破；促进氢能在发电中的应用。

国外，加拿大科学家成功突破了一种廉价的氢气提取技术，可以大规模地从天然沥青和油田中获取氢气。这不亚于世界人类能源格局的重大发明。氢气的大规模廉价开采将促进世界氢动力汽车的大规模生产和应用。一些来自加拿大的科学家已经开发出一套从天然沥青中提取氢气的廉价技术。据测算，每公斤氢的成本在8元至4元之间。这种方法的缺点是资源有限，制备过程会产生很大的污染。

在能源领域，氢被认为是一种清洁有效的燃料，因为氢在燃烧过程中会产生少量的水，不会释放出气溶胶和二氧化碳有害气体。目前，从石油中提取氢气的成本惊人，高达16元/公斤。氢气在经济上的广泛应用是不可行的。显然，这种方法的环境保护、资源和成本因素是有限的。

利用含氢尾气和化石能源制氢，生产能力的单位生产成本可以满足燃料电池产业化大规模发展的需要。从产业发展的角度来看，以可再生能源为基础的制氢技术最终将实现氢燃料电池产业零碳排放的循环经济。比如利用太阳能光伏、风力发电、水电和生物质发电，这种制氢的优势是环保，缺点是在目前的技术条件下，成本较高。

道有人新发明水变氢汽车，加水可以跑1000公里！据介绍，这种“水变氢”是新能源领域的重大成就。它可以和水一起跑。其原理是通过添加电解催化剂等“某种特殊的技术手段”将水箱中的水转化为氢气，使水箱中的水变氢成氢气，成为氢动力车。不过，消息一出，不少 友强烈质疑。许多 友表示，这是不可能的，显然违反了“节能”的规律。在众多质疑声中，有来自氢能领域科技界的专家说，“催化剂”不能直接解决“水变氢”问题，低成本也不现实。

那么，究竟未来氢气的高效制备，哪一种技术更为有效，科学家们正在努力，未来可以预见的是方法一定会有的。

我认为，从清洁的角度看，氢气的制备方法是充分利用环保、不稳定和多余的太阳能光伏、风电、水电等，利用低成本的电解技术制备氢气，通过储存、运输、加氢等环节到达用户手中，这可能是氢能利用技术发展的最佳方向！

风能发电场

氢能源的应用

氢能是世界上许多国家发展起来的一种战略能源。早在上世纪70年代，美国就成功地将燃料电池应用于双子座5号飞船和阿波罗飞船，成为第一个实现氢能技术应用的国家。然而，从20世纪末到21世纪初，由于成本问题，氢能技术的发展停滞不前。直到2014年，日本在燃料电池技术上的突破，加上石油、煤炭等一次能源储备的减少，导致能源短缺。各国重新树立了建设“氢能社会”的愿景，重新重视氢能。

氢能源汽车。

氢能在汽车领域的应用首当其冲的是其环保特性。为了促进这方面的应用，需要解决氢燃料电池技术。以氢燃料电池为动力源，污染物“零排放”。一旦充氢，车辆可以行驶100公里。该技术具有重要的示范推广意义。国内很多企业都投入了大量的资金进行研发，这项技术也得到了突破。氢气的成本，包括制备、运输、储存、加氢等过程的成本都大幅度下降。

氢能汽车

氢燃料发电机发电

氢气燃烧被用来驱动发电机发电。现在中国要发展自己的氢能发动机，中国在这方面有技术储备，这是氢能利用的一个重要方面。

燃气轮机示意图

氢能是一种最清洁的燃料能源。氢能的利用涉及许多环节。低成本氢气的制备是推动氢能应用的一大瓶颈。氢气提取技术如有重大突破，大规模推广，廉价氢能源将取代化石能源！