氫能源崛起之困
請想象一下。
一種新燃料，不僅能加熱制冷，還能以不同規(guī)模發(fā)電，乃至驅(qū)動各種發(fā)動機，并廣泛應用于家庭、工業(yè)和運輸?shù)葞缀跛蓄I域。
另外，盡管聽起來不太真實，這種燃料不會產(chǎn)生任何輻射、顆粒物、大氣污染物，且來源無處不在，地球的任何角落都儲備豐富。
因為它，世界不再有能源困擾，與之衍生出的貪婪、
請想象一下。一種新燃料，不僅能加熱制冷，還能以不同規(guī)模發(fā)電，乃至驅(qū)動各種發(fā)動機，并廣泛應用于家庭、工業(yè)和運輸?shù)葞缀跛蓄I域。
另外，盡管聽起來不太真實，這種燃料不會產(chǎn)生任何輻射、顆粒物、大氣污染物，且來源無處不在，地球的任何角落都儲備豐富。
因為它，世界不再有能源困擾，與之衍生出的貪婪、地緣沖突、戰(zhàn)爭，都將一去不返。
這樣的夢想能實現(xiàn)嗎？
1869年，在科幻鼻祖儒勒·凡爾納筆下，《海底兩萬里》中可怕的“鸚鵡螺號”潛艇用之不竭的燃料，便是氫氣。
也是從彼時開始，氫能源作為最友好、最清潔的終極能源，始終活在人類的幻想中。
2H2+O2=2H2O，這個化學方程式就像巴赫的二部創(chuàng)意曲，簡潔卻蘊含巨大的能量。當氫以游離氣體形式存在時，按重量計算的能量密度，讓任何化石燃料都自慚形穢。
時過境遷，150年后的今天，當氫能源再次立于能源變革的風口浪尖，能否從繪本中走出，成為真正的英雄？
原畫繪本中的“鸚鵡螺號”潛艇
至少，直到現(xiàn)在，氫仍是我們理想中最完美的燃料。
比如，某種程度上說，只有氫能源車，才是真正的新能源車。
以鋰電車為例，存在充能時間長、冬季續(xù)航衰減嚴重、受充電設施制約等等問題。更加之，所謂的電動汽車環(huán)保，無非是把城區(qū)的污染轉(zhuǎn)移到了郊區(qū)，電池污染是一個不能回避的問題。
氫能源則能很好解決這些短板：能量密度遠高于鋰電池、加氫過程只需3-5分鐘續(xù)航500km，循環(huán)壽命4000次以上，排放的只有凈水，沒有污染。
去年11月的上海進博會上，當豐田Mirai第二代氫燃料電池乘用車首次在中國亮相，最大續(xù)航里程達850km，不少車迷都開了眼界。
書中的情節(jié)，這一刻似乎走進了現(xiàn)實。
只是，與傳統(tǒng)鋰電池相比，氫燃料電池似乎擁有無與倫比的優(yōu)勢。為何這么多年過去，仍沒有進入商業(yè)推廣階段？
01
成本之困
上帝雖總以完美誘惑世人，但祂并未創(chuàng)造過完美的事物。
氫能源也一樣。
首要原因，當然是成本。
比如，在日本市場，Mirai的售價為723.6萬日元（約36萬元人民幣），另可獲得200萬日元的補貼，終端售價523.6萬日元，而Mirai本身并不是什么高級車型。
高昂的價格勸退了很多人。
實際上，地球是個氫元素嚴重匱乏的星球，遠低于整個宇宙75%的氫占比。
在我們這方世界，氫氣單質(zhì)幾乎不存在，只有化合物，最常見的是水或碳氫化合物。而所謂的氫能源，即純度較高的氫氣，必須從化合物中分離、經(jīng)過繁瑣的制取過程才能獲得。所以，在地球上，氫只能作為二次能源。
這便是第一個邏輯陷阱：所謂取之不盡用之不竭，但對其他燃料的依賴性太強。
由此可引申到第二個邏輯陷阱：氫能源是最清潔的能源，但其所依賴的上一級，卻不一定清潔。
目前制氫常見技術(shù)有三種，煤制氫，天然氣制氫，電解水制氫。按照生產(chǎn)來源劃分，分別叫“灰氫”、“藍氫”和“綠氫”。
如今，消耗的氫氣95%，來自兩種最常見的方法：煤炭和蒸汽甲烷（天然氣）氣化，重整生產(chǎn)。
前者耗能小，但制備1公斤氫氣會排放約10公斤二氧化碳。如果我們要大力發(fā)展氫能源，肯定不是朝這個方向。
后者相對環(huán)保一些，但每制取1公斤氫氣需耗電約11度。最關鍵的，碳捕集技術(shù)目前并沒有完全克服。
而如果用電解水制氫，每制取一公斤氫則要耗電約48度，能耗之高讓人不禁發(fā)出疑問，氫能產(chǎn)業(yè)真的有美好未來？
目前我國，雖然決心大力發(fā)展氫能源，但在現(xiàn)階段，因為富煤的能源結(jié)構(gòu)，仍以煤炭制氫為主。
沒錯，除去核燃料，等質(zhì)量氫的發(fā)熱值是所有燃料中最高的，約為煤炭的6倍，乙醇的4倍，汽油的3倍。
但作為質(zhì)量最輕的元素，氫氣的密度太低。常溫下，氫氣的能量密度僅為天然氣的三分之一。所以，氫氣基本可以從任何容器中逸出，如何封裝、儲存，就成了老大難。最常見的方法有兩種。
一是低溫儲氫，當將氫氣放在-253攝氏度時，氣氫變身成功，成為液氫。除了降溫，要維持儲氫罐體內(nèi)的溫度，這樣就需要巨大能耗，也就是說相當于用直升飛機運輸一筐廉價水果，根本得不償失。
二種儲氫方式是高壓氣態(tài)儲氫，目前其質(zhì)量儲氫密度大約為4.0～5.7%。從技術(shù)成熟方面來看，高壓氣態(tài)儲氫最成熟、成本最低，也是現(xiàn)階段主要應用的儲氫技術(shù)，基本能與傳統(tǒng)加油方式相媲美。盡管這種儲氫方式比較穩(wěn)妥，但是對于更高的車載儲氫要求如儲氫量、安全性等問題，尚未有合適的解決方案。
目前國內(nèi)在儲氫瓶布局的企業(yè)并不多，畢竟技術(shù)難、成本高就算了，更關鍵的是在上下游都難有話語權(quán)，屬于典型的臟活累活。
此外，目前在氫燃料電池的生產(chǎn)中還有一個很大的資源限制：鉑。
當然，也不僅是氫燃料電池，其他燃料電池的催化劑也用鉑。
鉑礦在全世界的分布卻極不均衡，南非占世界鉑的總儲量的90%，產(chǎn)量也是遙遙領先。中國的鉑資源只占0.58%，也就是說，我們想大規(guī)模發(fā)展氫燃料電池，就需要大量進口金屬鉑。
如果制氫催化劑技術(shù)不變革，可以想象得到，我們原來依賴石油，以后換成了鉑，那氫燃料汽車可以說就是移動的“奢侈品”。
最后，氫能源車全面普及的另一個必要條件，要大量興建加氫站。
加氫站有三個類型，分別是外供氫高壓氫加氫站、外供氫液氫加氫站、站內(nèi)水電解制氫加氫站。
我國加氫站以高壓氫氣加氫站為主。比如，去年11月18日，全國首座高速服務區(qū)加氫站正式落戶山東，占地1640平米，耗資1160萬元。
由于氫的物理特性，儲運困難，氫能的基建設施尤其昂貴。設備成本在當中占百分之80左右，其中絕大多數(shù)又是花在了氫氣的壓縮、儲存和冷卻、加注系統(tǒng)上。
這種高投入，最終落到消費者身上，就是一筆沉重的負擔。
有人測算過，將產(chǎn)能到耗能的全過程納入成本測量后，氫能的消費價格遠高于電能。也就是說，僅基建等方面導致的非能源成本，氫能消費者就需要比電能支付2倍以上的價錢。
總而言之，氫能產(chǎn)業(yè)如今的現(xiàn)狀就是制氫貴、儲氫貴、加氫貴、用氫也貴。歸根結(jié)底，在于“貴”字。
甚至，貴也不是全部。
作者：萬連山 來源：格隆匯 責任編輯：jianping
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