2H2+O2=2H2O——這個有關氫氣和氧氣合成水的方程式，是無數人關于化學的第一道印象，也啟發了人們關于氫能塑造清潔社會的美好想象。氫氣作為能源，最終只有水一個產物，可以說是一個零碳、零污染的理想能源。數十(shi)年來(lai)，人們(men)(men)孜(zi)(zi)孜(zi)(zi)不倦探(tan)索利(li)用氫(qing)能的各種(zhong)可能，也將氫(qing)能利(li)用視(shi)為雙碳進程(cheng)中的重要路徑。那么，氫(qing)能究竟有何(he)魅力？我(wo)們(men)(men)真的可以利(li)用它來(lai)實(shi)現降碳嗎(ma)？今天(tian)讓我(wo)們(men)(men)一起走近氫(qing)能。
基本介紹
氫能，顧名思義指的就是氫的化學能, 即氫元素在化學變化過程中所釋放的能量，可以通過直接燃燒或燃料電池的電化學反應進行利用。氫能具有零碳、無毒、低污染、單位質量熱值高的特點，相比電力又具備儲運方式多樣的優勢。
氫在地球上主要以化合態的形式出現（即氫氣 H2），雖然其分布十分廣泛，但我們很難像開采煤、石油那樣直接獲取氫氣，仍需要從水、化石燃料等含氫物質中制得，因此氫能屬于二次能源。一般來說，可以根據制(zhi)備方式和碳(tan)排放情況將制(zhi)得氫氣分(fen)為(wei)三類：
① 灰氫。指的是以(yi)化石燃料為(wei)原(yuan)料制(zhi)備的氫(qing)氣(qi)，生(sheng)產過程中存在一定的碳(tan)排放。目前全球絕大多數制(zhi)得氫(qing)氣(qi)為(wei)灰氫(qing)。
② 藍氫。不同專家學者(zhe)對(dui)其定義并(bing)未完全(quan)統一，相對(dui)狹義的說(shuo)法(fa)中(zhong)，僅將利(li)用蒸汽(qi)甲烷重(zhong)整制備，并(bing)且在生產過程中(zhong)配合碳捕集、封(feng)存和(he)利(li)用技術的氫氣(qi)，稱(cheng)為(wei)藍(lan)氫；更廣義的說(shuo)法(fa)中(zhong)，所有在灰氫基礎上采(cai)用了 CCUS 技術的制得氫氣(qi)都(dou)被稱(cheng)為(wei)藍(lan)氫。
③ 綠氫。指的(de)(de)是通過(guo)可(ke)再生能(neng)源制氫(qing)(qing)，生產過(guo)程中沒有碳排放產生。綠氫(qing)(qing)是氫(qing)(qing)能(neng)利用的(de)(de)終(zhong)極目標(biao)，主要通過(guo)電解(jie)水制備獲取(qu)。
除上(shang)述(shu)(shu)三類制得氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)之外，也有部分專家學者(zhe)進一步提出了(le)褐氫(qing)(qing)(qing)（或稱“棕氫(qing)(qing)(qing)”，指煤氣(qi)化法制氫(qing)(qing)(qing)）、紫氫(qing)(qing)(qing)（或稱“紅氫(qing)(qing)(qing)”，指核能制氫(qing)(qing)(qing)）等概念，但(dan)事實上(shang)也沒脫(tuo)離前述(shu)(shu)范疇，此處(chu)便不再(zai)贅述(shu)(shu)。
產業鏈路
氫能產業正處于發展階段，其產業鏈主要包括氫氣的制備、儲存、運輸和利用四大環(huan)節(jie)，每(mei)一環(huan)節(jie)都有多條(tiao)技術路線可供選(xuan)擇(ze)。以當前研究水平來(lai)看，不(bu)同技術都有其優缺點(dian)，技術路線的(de)最優選(xuan)擇(ze)尚(shang)無定論。
氫氣制備
氫氣制備的工藝路線有很多，多數也相對技術成熟，包括化石燃料制氫、工業尾氣副產氫、電解水制氫、光解水制氫和生物質制氫等。其中，電解水制氫可以與新能源發電技術耦合，被認為是最具發展潛力的綠色氫能生產方式。目前電解(jie)水(shui)制備工(gong)藝(yi)主(zhu)要有堿性電解(jie)水(shui)技(ji)(ji)術(shu)（ALK）、質子(zi)交換膜電解(jie)水(shui)技(ji)(ji)術(shu)（PEM）和固(gu)體氧化物電解(jie)水(shui)技(ji)(ji)術(shu)（SOEC）。
氫氣儲存
氫氣運輸
氫氣利用
趨勢展望
2022年3月23日，國家發改委、能源局聯合印發了《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，明(ming)確了氫(qing)(qing)的(de)能(neng)(neng)源屬性，是(shi)未(wei)來國(guo)家能(neng)(neng)源體(ti)系的(de)組成部分(fen)。此前(qian)，中(zhong)共中(zhong)央、國(guo)務院也在碳達峰碳中(zhong)和相關文(wen)件(jian)中(zhong)指出，要統籌推進氫(qing)(qing)能(neng)(neng)“制(zhi)儲輸用(yong)”全鏈(lian)條發展(zhan)，加(jia)快氫(qing)(qing)能(neng)(neng)技術研(yan)發和示范應用(yong)。
據中國科學院院士歐陽明高判斷，氫能具備對可再生電力利用更充分、規模化儲存更經濟、與電池放電更互補、制運儲方式更靈活等特點，是集中式可再生能源大規模、長周期儲存的最佳途徑。從政策保(bao)障和應用場(chang)景(jing)來(lai)看，我們已(yi)經為氫能的廣泛發展做(zuo)好了準備。
我(wo)(wo)國氫(qing)能產業發展動能強(qiang)勁，現有加(jia)氫(qing)站總量已是世界第(di)一，但我(wo)(wo)國的加(jia)氫(qing)站仍大量依賴政府補貼(tie)，相(xiang)(xiang)比加(jia)油站和(he)加(jia)氣站的競爭(zheng)力不足。事(shi)實上(shang)，放眼國際視角，氫(qing)能產業的核心技術和(he)關(guan)鍵(jian)材料(liao)都還有待進一步發展，氫(qing)能大規模商業化應用(yong)的成(cheng)熟解決(jue)方案也未(wei)成(cheng)型，氫(qing)能應用(yong)仍存在許多問(wen)號。不過，有關(guan)氫(qing)能的種種優勢，早已為我(wo)(wo)們(men)擘畫出一個曼妙未(wei)來，相(xiang)(xiang)信(xin)隨著技術和(he)材料(liao)研究的持續突破，“氫(qing)”這個引領我(wo)(wo)們(men)步入化學世界的重要元素，也終將敲開(kai)零碳社會(hui)的大門。
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