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中国工程院院士干勇:氢能如何改变我们的未来
来源:北极星氢能网 | 作者:北极星氢能网 | 发布时间: 2024-01-04 | 1360 次浏览 | 分享到:
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?

随着全球环境污染和温室效应的加剧,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。其中,氢是宇宙中最常见的元素,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,无毒、清洁、燃值高、能量密度大,并且极易燃烧,液态氢可以做火箭燃料。氢能是低碳,甚至零碳排放,是人类未来最理想的清洁能源之一。2019年《政府工作报告》提出要“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?

氢燃料电池有哪些应用场景

能源结构的转换和优化有两条路径:一是不可再生的化石能源被可再生的绿色能源替代;二是高碳向低碳过程的过渡。目前氢能的利用,特别是在汽车燃料电池上实现了应用的突破。氢燃料电池是一个移动式的发电机,没有热循环,它就可以把效率提到90%,发电效率非常高。氢怎么变成电?氢的发电机理不需要借助热循环,而是氢在含铂的催化剂下放出两个电子,形成电流。

国际氢能源委员会认为,21世纪人类要进入氢时代,预测2050年全球氢能源需求将增至目前的10倍,同时2050年全球氢能产业链产值将超过2.5万亿美元。氢能的使用,既可以每年减少几十亿吨二氧化碳的排放,又可以形成巨大的产业领域,提供几千万人的就业岗位。

氢除了在汽车上应用以外,还可以应用在深海潜水、无人机、高速列车等设备上,只要是移动器件需要动力的地方,氢燃料电池都可以应用。5G时代所有基站的能源体系、供电系统也可以用氢。在生活中分布式发电方面,实际上每家每户都可以放一个氢燃料电池的发电小装置,用来制冷制热、发电供电,几乎所有的家用电器都可以利用它。另外,一个氢气管道进入家庭就可以供给所有需要的能源,非常高效便捷。

氢能源做的燃料电池与锂动力电池相比较,锂动力电池在重载航空航天或者是大型移动器件上作为主动力电源,它的续航里程不够,能量密度也没有氢燃料电池高。所以,像航空航天大功率的这种运输工具,使用氢燃料电池是非常适合的。

氢能安全吗

氢能既然有这么多优点,那么使用氢存在危险吗?任何燃料总是有一定的危险性,氢能作为燃料也不例外,但氢燃烧起来以后没毒,不像有毒的气体会把人熏倒。在燃料的爆炸性方面,氢的扩散速度是汽油的12倍,燃烧后会很快扩散开,可能一下子一股火蹿上去,但是它不会引起其他更加严重的后果。我们做了一个测试,在汽油和氢燃料汽车分别燃烧着火的条件下,氢一燃烧,会冒一股火上去,但扩散很快,很少殃及汽车的其他部位;而汽油来不及扩散,会蔓延燃烧其他地方,造成整辆车被烧毁。所以从安全性来说,氢比汽油还稍微安全一些。当然,氢既然是燃料,还是比较危险的,特别是在开始的推广时期,比如19世纪用氧就很危险,但等所有的规则定好以后,大家就可以比较安心使用了。所以氢系统的建立就要制定绝对安全的氢运行规则,如果制定好制氢、运氢、加氢、储氢的规则标准,按照整个用氢规则来使用,危险就能控制,安全性就会大大提高。比如,氢能在日本应用比较广泛,市场推广方面也具有领先优势,在日本不少加氢站和加油站布局在一起,只有一墙之隔,旁边就是社区。可见,如果技术和标准研发好、制定好,氢的危险性就会得到控制。

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