在2009年中國國際節(jié)能減排和新能源科技展上，一款氫燃料電池動(dòng)力自行車頗受關(guān)注。 （CFP 供圖）

　　  隨著新能源閃亮登上21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)舞臺(tái)的中心，一場持續(xù)已久的爭論也進(jìn)入白熱化：該不該大力發(fā)展氫能？

　　記者發(fā)現(xiàn)，參與這場爭論的，有業(yè)內(nèi)專家學(xué)者，有企業(yè)資深人士，也有政府管理部門的官員。爭論的內(nèi)容隨著風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等一個(gè)個(gè)新能源身份的被確認(rèn)而越來越深入，越來越現(xiàn)實(shí)。記者對(duì)各方意見進(jìn)行了歸納、整理，發(fā)現(xiàn)這場該不該大力發(fā)展氫能的爭論主要圍繞以下幾個(gè)問題展開——

　　參與討論者：
　　●國家能源局局長 張國寶                  ●浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所所長 鄭津洋
　　●武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院教授 莊林    ●防化研究院研究員、中國工程院院士 楊裕生
　　●原美國福特汽車公司高級(jí)技術(shù)專家 楊嘉林  ●清華大學(xué)教授、中國可再生能源學(xué)會(huì)副理事長 毛宗強(qiáng)
　　●中國國際問題研究基金會(huì)能源外交研究中心研究部主任 韓立華

　　氫是不是能源

　　楊嘉林：氫只是燃料不是能源

　　
　　所謂的氫能只不過是一種燃料，氫氣本身并非能量的源泉，而只是能量的載體。氫氣并不像石油、煤炭、風(fēng)力或太陽能一樣直接獲得，而是需要從化合物中分解出來。目前絕大部分氫氣都是從石油、煤炭、天然氣中提取而獲得，將來也可以通過電解水大量取得，那么氫氣的制取必然要消耗其他能源。
 

　　基于這種理由，我認(rèn)為，氫能根本不是新的可替代能源，它和汽油、柴油一樣都是燃料。因此，氫能之說故意截?cái)嗔藲錃猱a(chǎn)生的過程，只渲染氫燃燒后的零污染，這就給公眾一個(gè)認(rèn)識(shí)上的誤導(dǎo)，認(rèn)為氫是一種天然的清潔能源。這樣的提法是不夠嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的。
　　

　　毛宗強(qiáng)： 燃料本身就是能源

　　
　　燃料不就是能源嗎！我覺得要搞清楚一次能源和二次能源的關(guān)系。能源是個(gè)大概念，為了便于研究，將能源分為一次能源、二次能源、可再生能源等。按照現(xiàn)階段的定義，氫是二次能源，又叫能源載體，屬于能源的大概念之中。

　　我國可以采用多種途徑制氫，既可以用煤、天然氣制氫，也要利用副產(chǎn)氫氣，更要開發(fā)可再生能源制氫。我國太陽能、水能、風(fēng)能資源豐富，但能量的大幅度波動(dòng)特性使其對(duì)電網(wǎng)貢獻(xiàn)率難以超過10%。而電解水制氫系統(tǒng)可將不穩(wěn)定的太陽能、水能、風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的氫能輸出。目前我國湖北、四川已有幾處利用水電站的低價(jià)電力制氫，每立方米氫氣的成本只有1元多，用于工業(yè)生產(chǎn)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。江蘇省宏觀經(jīng)濟(jì)研究院正在進(jìn)行風(fēng)電不經(jīng)過大電網(wǎng)，直接電解水制氫的相關(guān)研究。氫作為能源載體的特性是其它能源不可比擬的。

 
　　危險(xiǎn)性是否可控

　　韓立華：氫一旦泄漏就等于TNT
　　

　　氫容易讓金屬變脆弱，存在產(chǎn)生泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。氫氣會(huì)造成管道裂縫或開裂，導(dǎo)致潛在的災(zāi)難性事故。所以對(duì)材料進(jìn)行耐氫腐蝕處理會(huì)增加氫的輸送成本和儲(chǔ)氫罐的重量。

　　氫一旦泄漏，很容易就被手機(jī)、幾千米之外的雷電或車座上的靜電點(diǎn)燃。與空氣混合后，會(huì)形成極容易爆炸的爆炸氣體。因此，即使在不行駛的情況下發(fā)生泄漏，一輛車的儲(chǔ)氫罐發(fā)生爆炸也會(huì)造成數(shù)平方千米范圍內(nèi)的破壞。而目前還沒有消除氫泄漏和避免爆炸或起火的方法。千萬不能低估這種風(fēng)險(xiǎn)，如果落入邪惡之手就會(huì)很容易變成一個(gè)威力巨大的炸彈，能量相當(dāng)于數(shù)百千克的TNT炸藥。
　　

　　毛宗強(qiáng)： 任何危化品管理到位都是安全的

　　
　　氫能作為一種新能源，人們擔(dān)心它的安全是完全可以理解的。但沒有必要過分夸大氫的危險(xiǎn)性。事實(shí)上，凡是燃料都具有能量，都隱藏著火和爆炸的危險(xiǎn)，我們所熟悉的天然氣、汽油均是如此。氫確實(shí)存在易泄漏、易燃、易爆炸等特性，但它無毒、極易擴(kuò)散、氫焰熱輻射小，且燃燒過程不冒煙，不污染環(huán)境。特別是氫氣極易擴(kuò)散的特點(diǎn)則大為減少了因氫氣泄漏而引起安全問題的可能。

　　大量的氫能安全實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明氫是安全的燃料。如在汽車著火實(shí)驗(yàn)中，分別將裝有氫氣和天然氣的汽車燃料罐點(diǎn)著，結(jié)果氫氣作燃料的汽車著火后，氫氣劇烈燃燒，但火焰總是向上，對(duì)汽車的損壞較緩慢，車內(nèi)人員有較長的時(shí)間逃生。而天然氣作燃料的汽車著火后，由于天然氣比空氣重，火焰向汽車的四周蔓延，很快包圍汽車，危及車內(nèi)人員的安全。再如，用槍射擊一個(gè)裝滿氫氣的高壓氣瓶，氣瓶并不會(huì)爆炸。實(shí)際情況是氫氣會(huì)呼嘯而出，沒有火焰，沒有爆炸，最后留下一個(gè)有彈孔的氣瓶。

　　當(dāng)年汽油剛出現(xiàn)時(shí)，關(guān)于安全性的爭論一直吵到了美國國會(huì)。當(dāng)汽車剛剛推出的時(shí)候，很多人想到車子里裝了5升或是10升的汽油會(huì)覺得很害怕，但如今汽油的普及使用已經(jīng)說明一切。氫氣作為汽油的替代燃料遇到同樣的質(zhì)疑，毫不奇怪。其實(shí)，日常生活中所用的城市煤氣中約含50%的氫氣，人們對(duì)此并無特別疑慮。如今，人們關(guān)注氫的安全，說明對(duì)氫更加重視，只要我們科學(xué)、嚴(yán)格的按規(guī)定去做，就不會(huì)有危險(xiǎn)。

　　儲(chǔ)運(yùn)問題能否解決

　　韓立華：氫的儲(chǔ)運(yùn)難度太大
　　

　　氫能的儲(chǔ)運(yùn)難度也非常大。汽油的能量是常態(tài)下同體積氫氣能量的300倍。為了充分存儲(chǔ)氫氣，需要加壓、液化或通過化學(xué)方式轉(zhuǎn)化。氫氣加壓是一個(gè)多階段過程，要耗費(fèi)很大的能量。另外還有運(yùn)輸成本。儲(chǔ)氫罐車可以裝載供60輛轎車使用的燃料，這些罐車重達(dá)40噸，但是只能運(yùn)送400千克氫。而同樣重量的汽油罐車如果運(yùn)送汽油燃料，足以供800輛轎車使用。

　　另外一種運(yùn)輸方案是通過管道運(yùn)輸，但卻無法利用原有的天然氣管道來輸送氫氣。一方面輸送氫氣的管道需要特殊防腐材料，另一方面其管道直徑也不適合實(shí)現(xiàn)氫氣的最大量輸送。

　　
　　鄭津洋：氫的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)可以解決

　　
　　儲(chǔ)氫確實(shí)是氫能應(yīng)用的主要技術(shù)障礙。目前最實(shí)用的儲(chǔ)氫方法有高壓壓縮、液化和做成儲(chǔ)氫合金三種。高壓儲(chǔ)氫又分為固定式、車載輕質(zhì)和大容積運(yùn)輸用三種。我國在固定式高壓儲(chǔ)氫罐方面的研發(fā)進(jìn)展很快，浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所研制出了世界上最大的固定式金屬材料儲(chǔ)氫罐；車載輕質(zhì)儲(chǔ)氫罐研發(fā)也進(jìn)展不錯(cuò)，35兆帕的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，70兆帕的在研制。不過，運(yùn)輸用高壓儲(chǔ)氫容器確實(shí)存在重量大、儲(chǔ)氫少問題，這也是目前很多專家正極力攻關(guān)的難點(diǎn)。受目前技術(shù)制約，該種容器只適用于將制氫廠的氫氣輸送給距離不太遠(yuǎn)而同時(shí)用氫量又不很大的用戶。

　　
　　毛宗強(qiáng)：新型儲(chǔ)氫材料正在研究中

　　
　　儲(chǔ)氫合金目前被認(rèn)為是最佳的儲(chǔ)氫方式。不過，儲(chǔ)氫合金多次循環(huán)后易粉碎化，使氫化和釋氫變得越來越難，而且該方法儲(chǔ)氫密度低，給車用增加很大負(fù)載。

　　此外，一些新型高容量儲(chǔ)氫材料正在積極的研究過程中，包括納米晶鎂基儲(chǔ)氫合金、鈦釩固溶體儲(chǔ)氫材料、絡(luò)合氫化物儲(chǔ)氫材料、金屬有機(jī)框架材料及氨基化合物儲(chǔ)氫材料等。

　　對(duì)于大量、長距離的氫氣輸送，可以考慮用管道。氫氣的長距離管道輸送已有60年的歷史，最老的長距離氫氣輸送管道是在1938年的德國魯爾建成，總長達(dá)208千米，連接18個(gè)生產(chǎn)廠和用戶，從未發(fā)生任何事故。世界最長的輸氫管在法國和比利時(shí)之間，長約400千米。

　　能不能利用現(xiàn)存天然氣管道輸送氫氣？答案并不是完全否定。其實(shí)現(xiàn)有天然氣管道可以用于輸送氫氣和天然氣的混合氣體，也可經(jīng)過改造而輸送純氫氣體，這主要取決于鋼管材質(zhì)中的含碳量，低碳鋼更適合輸送純氫。部分天然氣是用便宜的塑料管進(jìn)行輸氫，這些就不能用于輸氫。

　　有沒有經(jīng)濟(jì)價(jià)值

　　張國寶：為了1美元，要支出10美元

　　
　　目前在中國97%的氫來自于化石能源，能量轉(zhuǎn)化過程中能耗很大，如再加上開采天然氣并輸送到氫生產(chǎn)裝置所耗費(fèi)的能量就更多了。比如從天然氣中生產(chǎn)氫氣時(shí)，會(huì)釋放出氮氧化物，因此還需要進(jìn)行脫硝處理，大大提高了天然氣制氫的成本， 而且我們也沒有足夠的天然氣來實(shí)現(xiàn)氫經(jīng)濟(jì)。所以天然氣制氫，不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保。而且從化石燃料中獲得氫能作為原料或能源本來就是荒謬的，因?yàn)楂@得氫能的目的是為了避免使用化石燃料。 

　　最好的辦法是用風(fēng)能、太陽能或地?zé)崮馨l(fā)的電，從水中分離它，但目前這種方式分離氫氣的成本太高。通過電解方式從水中產(chǎn)生的氫氣必須要求純度極高，這就導(dǎo)致電解水生產(chǎn)氫氣的成本要比從天然氣中生產(chǎn)氫氣高出3～6倍。從水中生產(chǎn)氫氣是一種耗能的方法，相當(dāng)于要支出10美元，然后才獲得1美元的回報(bào)。

　　
　　毛宗強(qiáng)：副產(chǎn)氫氣成本非常低

　　
　　發(fā)展氫能就是為了應(yīng)對(duì)能源危機(jī)，目前的氫的確主要來自化石能源，煤和天然氣是主要的制氫原料。不過，當(dāng)前天然氣制氫主要采用蒸汽重整加上變壓吸附提純氫氣，并無氮氧化物放出，不需脫硝。

　　當(dāng)前采用化石燃料制氫只是階段性的。未來太陽能將作為最重要的可再生能源出現(xiàn)在人們的生活中。太陽能發(fā)電、電解水制氫將是未來最可靠的氫氣來源。

　　目前相對(duì)化石能源制氫，水電解制氫不產(chǎn)生溫室氣體，但是生產(chǎn)成本較高。因此，水電解制氫適合電力資源如水電、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕芤约昂四鼙容^豐富的地區(qū)。以目前成本較高的風(fēng)能發(fā)電為例，1千瓦時(shí)電的成本約為0.52元，電解水制取1立方米氫氣需要5千瓦時(shí)電，而電能消耗成本占電解水總成本的80%～90%，即1立方米氫氣的成本不足3元，不管是用于燃料電池車、內(nèi)燃機(jī)，還是用于化工行業(yè)，都是非常具有競爭力的。而且還解決了許多風(fēng)力發(fā)電機(jī)“曬太陽”的資源浪費(fèi)問題！

　　此外，目前國際上一致認(rèn)為，副產(chǎn)氫氣是一個(gè)很好的來源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年副產(chǎn)氫氣量達(dá)900億立方米。經(jīng)過分離、加壓，百千米內(nèi)輸送到老百姓手中的氫氣，每立方米約1.5元的售價(jià)也完全具有市場競爭力。

　　應(yīng)用是否配套

　　楊裕生：氫燃料電池催化劑成本高

　　
　　催化劑鉑金的稀缺是氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)化的一大難題。一輛大客車大概要用200克鉑金，5000輛車要用1噸鉑金。我國現(xiàn)在年產(chǎn)鉑金4噸，遠(yuǎn)不夠化工領(lǐng)域使用，如果全部拿來做燃料電池公交車，也只能夠生產(chǎn)兩萬輛。現(xiàn)在公交車40多萬輛，長途車140萬輛。并且使用鉑金作為催化劑直接導(dǎo)致成本居高不下。必須研究出無鉑的廉價(jià)的催化劑，否則氫燃料電池車最早也要到2030年才能量產(chǎn)。
　　

　　莊林：非鉑催化劑有望面世

　　
　　鉑金催化劑成本高是一個(gè)世界性的難題。不過，目前我國在非鉑燃料電池的研發(fā)上已經(jīng)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。武漢大學(xué)研制出的新型納米棒鈀合金催化劑，將鈀氧還原催化活性提高了10倍，與鉑催化劑活性相當(dāng)，新一代非鉑燃料電池有望近期問世。
　　

　　毛宗強(qiáng)：不用催化劑也行
　　

　　初步預(yù)計(jì)，氫燃料電池車在2015年進(jìn)入市場，大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化大概是十幾年以后。在2030年左右，催化劑問題就會(huì)解決了。另外，氫直接燃燒同樣可以用于汽車，即做氫氣內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽車。氫內(nèi)燃機(jī)汽車最大的好處是便宜。現(xiàn)在的氫燃料電池汽車使用起來之所以貴，原因之一就在于對(duì)燃料的品質(zhì)要求很高。氫氣中的一氧化碳濃度要求小于一個(gè)ppm，即百萬分之一，否則開車會(huì)容易中毒。如果換用氫內(nèi)燃機(jī)汽車，則對(duì)氫氣中的一氧化碳濃度基本上沒有限制。因而這樣的氫成本非常低，1立方米不到1元，1千克氫氣的生產(chǎn)成本不到12元，比使用汽油便宜很多。

上海世博會(huì)意大利館內(nèi)展示的未來人類居住的零碳房模型，利用太陽能-風(fēng)能-氫能綜合能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用氫能做飯和用作車用燃料。 （本報(bào)記者 張育 攝）