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氢的逆袭
  新华网 ( 2018-01-10 07:25:57 ) 来源: 《环球》杂志
 

    在世界主要经济体的带动和引领下,基于各国的政策支持、技术创新、资本助推与企业协作,在历经了两百多年的漫长嬗变后,氢正在从元素发展成能源产业的重要一极,并进入产业发展的加速期。

刘玮

  随着全球气候问题日益凸显和氢燃料电池车商业化量产,氢能逐渐走上人类能源发展的舞台。

  2017年12月26日,日本政府召开与氢能和可再生能源有关的阁僚会议,正式发布了“氢能源基本战略”,其主要目标是到2030年左右实现氢能源发电商用化,通过技术革新等手段把氢能源发电成本降至与液化天然气发电相同的水平。为了推广氢能源发电,日本政府还将重点推进可大量生产、运输氢的全球性供应链建设。

  作为能源供给严重依赖海外的国家,日本是世界上最早高度重视氢能发展的国家之一。早在2014年4月,在其内阁会议批准的《能源基本计划》中,氢气就被列为该国未来核心二次能源。此次“氢能源基本战略”的发布再度将氢作为一种重要能源,放置于各国媒体的聚光灯下。

  关于氢气作为能源的研究起步较早,但由于氢气易扩散泄漏且易爆炸,制取、储运、分发等环节成本高,长期以来一直未能成为人类使用的主体能源之一。不过,氢的化学特性让其具有成为未来主体能源的潜质。氢气的能量密度高达140.4MJ/kg,约为锂电池的120倍,汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍,比大多数气体的导热系数高出10倍;氢既可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械能,也可以用于燃料电池,通过电化学反应,以极高的转换效率(50%~90%)转化为电能,可被广泛应用在交通、工业、建筑等领域,且非常清洁,反应产物仅为水和少量氮化氢,氮化氢经过适当处理也不会污染环境。

  因此,随着能源技术的进步,能量密度高且清洁的氢能源越来越受到世界主要能源消费大国如日本、美国、德国和中国的重视。

多国出台“氢”战略

  相较于日本,美国是一个资源非常丰富的国家,但上世纪七八十年代爆发的石油危机让其能源危机意识大幅增强。此后,美国开始重视各种替代能源的技术研发,氢能源就是其中之一。2002年11月美国能源部又发布了《国家氢能发展路线图》。目前,美国已经将氢能和燃料电池确定为维系经济繁荣和国家安全的技术之一,由能源部和国防部主要负责。

  在欧洲,德国于2007年推出了第一个“氢和燃料电池技术”国家创新计划,用以资助相关技术研发,并成立了国家氢能与燃料电池组织,负责计划的实施。2016年4月,德国交通部推出“氢能交通战略”,主要包括启动第二个“氢和燃料电池技术”国家创新计划,在2016年至2018年投入1.61亿欧元推动相关技术研发,到2023年在德国建成400个加氢站。

  作为全球最大的能源消费市场,中国氢能源产业发展也紧跟世界发展潮流。 近年来,在中国陆续发布的《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》、《中国制造2025》、《能源技术革命创新行动计划2016-2030年》,以及2017年起实施的新版国家新能源汽车财政补贴政策等一系列文件中,对氢能源和燃料电池汽车的发展作出了重点强调和具体规划,凸显中国政府对氢能与燃料电池车发展的重视。

  目前,在燃料电池发电技术应用方面,国家能源投资集团正牵头开展国家重点研发计划项目,在燃料电池电堆领域已出现数十家研发和制造企业;燃料电池发动机集成开发也已覆盖国内各大主流汽车厂商。同时,众多资本也对氢能源高度关注。据统计,仅2017年前8个月,已经公布的中国国内燃料电池领域的并购就达12起共计46亿元。

市场前景可期

  除了各国重视程度不断增强,当前,氢能源的市场环境也在持续改善。

  2017年1月,丰田汽车、法国液化空气、英美资源公司、宝马、戴姆勒、荷兰皇家壳牌等13家国际公司发起成立了“氢能源委员会”。该委员会旨在推动氢能技术在世界能源转型中发挥重要作用。近期该委员会在联合国波恩气候变化大会举办之际又吸收通用电气、奥迪等企业加入,使委员会成员增加到28家,并发布了全球首份氢能源未来发展趋势蓝图的调查报告。

  该报告指出,氢能源是能源结构转型的重要方式,是向可再生能源系统过渡的推动者,是能广泛应用的清洁能源载体。报告展望,到2030年要提供1000万辆至1500万辆燃料电池乘用车、50万辆燃料电池卡车行驶所使用的氢气;到2050年,通过大规模的普及,氢能将占到终端能源需求的18%,全球二氧化碳排放量较现在减少约60亿吨,催生相当于2.5万亿美元的商业价值,创造3000多万个就业机会。

  另据国际战略咨询机构E4tech最新发布的《燃料电池产业2017》报告,2017年全球氢燃料电池应用系统容量同比增长30%,应用单元数量同比增长超过1万个。另据汽车媒体EV Sales近期发布的数据,2016年氢燃料电池汽车的销量大幅增长,氢燃料电池汽车注册数量为2312辆,是2015年的2.25倍。

  日本德勤咨询公司2016年4月曾预测:不包括中国,2025年全球燃料电池车市场规模将达约5.3万亿日元,如考虑中国2020年前后开始普及燃料电池车,则全球燃料电池车市场规模在2025年可达5.9万亿日元。

  除汽车之外,燃料电池叉车的商业化应用已在北美、欧洲展开,截至2016年底,全球商业应用的燃料电池叉车数量超过1.2万辆。燃料电池火车、燃料电池船等的应用在全球也有成功示范,全球第一列燃料电池货用列车也将于2018年初在德国运行。

  从氢基础设施看,目前全球已有188座加氢站向公众开放,占全球总加氢站数量的2/3,日本有92座,是加氢站数量最多的国家。未来5到10年,全球氢能基础设施建设将发生跃变:到2020年,日本预计将拥有160座加氢站,2025年升至320座,2030年达900座。美国仅加州一地到2020年就将建成100座加氢站,而德国到2023年将建成400座加氢站。中国预计2020年将有100座加氢站、2025年达350座,2030年增至1000座。

来源:2018年1月10日出版的《环球》杂志 第1期

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