氫能是公認(rèn)的清潔能源，作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。近年來，我國和美國、日本、加拿大、歐盟等都制定了氫能發(fā)展規(guī)劃，并且目前我國已在氫能領(lǐng)域取得了多方面的進展，在不久的將來有望成為氫能技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)先的國家之一，也被國際公認(rèn)為最有可能率先實現(xiàn)氫燃料電池和氫能汽車產(chǎn)業(yè)化的國家。

大規(guī)模利用將在10年后

據(jù)美國氫氣協(xié)會分析，2007年全球年生產(chǎn)氫氣超過5000萬噸，氫燃料汽車正在加快推向商業(yè)化。但由于目前制氫成本大約為汽油成本的2~4倍，且氫氣的大量生產(chǎn)需要能源和基礎(chǔ)設(shè)施，成為主導(dǎo)燃料仍存在許多問題，因此專家普遍認(rèn)為，氫能的大量利用將在10多年后。未來隨著制氫規(guī)模的擴大，預(yù)計在2015~2020年期間，制氫成本將與汽油成本相當(dāng)，這將主要取決于燃料電池汽車的推廣和使用。如果投入批量化生產(chǎn)，預(yù)計到2015年燃料電池汽車的生產(chǎn)成本將僅比傳統(tǒng)汽車高20％。

世界各國都在加快涉足氫能開發(fā)和利用。國外氫能的發(fā)展不再單純停留在技術(shù)領(lǐng)域上，已產(chǎn)生了“氫能經(jīng)濟”新經(jīng)濟模式的理念。如美國對氫能技術(shù)非常重視，雖然目前仍處于示范階段，但其氫能的技術(shù)條件已經(jīng)成熟。有專家預(yù)測，美國燃料電池汽車、氫能生產(chǎn)和加氫基礎(chǔ)設(shè)施的商業(yè)化可望在2015年之前實現(xiàn)。按照美國氫能技術(shù)路線圖，到2040年美國將走進“氫能經(jīng)濟”時代。在這一階段氫能將最終取代石化能源成為市場上最廣泛使用的終端能源。

中國與領(lǐng)跑者齊頭并進

中國的中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略也把氫能列為重點之一，有關(guān)科研機構(gòu)和企業(yè)表現(xiàn)出了極大的熱情。目前我國已在制氫技術(shù)、儲氫材料和氫能利用等方面進行了開創(chuàng)性的工作，擁有一批氫能領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)，其中有些研究工作已達(dá)到國際先進水平。

目前國內(nèi)已有數(shù)十家院校和科研單位在氫能領(lǐng)域研發(fā)新技術(shù)，數(shù)百家企業(yè)參與配套或生產(chǎn)。經(jīng)過多年攻關(guān)，我國已在氫能領(lǐng)域取得諸多成果，特別是通過實施“863”計劃，我國自主開發(fā)了大功率氫燃料電池，開始用于車用發(fā)動機和移動發(fā)電站。2006年10月，由江蘇鎮(zhèn)江江奎科技有限公司、清華大學(xué)、奇瑞汽車三方自主研發(fā)的“示范性氫燃料轎車研制項目”通過國家級專家組評審，標(biāo)志著我國第一臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的以氫燃料為動力的汽車研制成功，我國氫動力技術(shù)已達(dá)國際同步領(lǐng)先水平。

上海作為我國氫能產(chǎn)業(yè)最領(lǐng)先的地區(qū)，2007年11月建成中國第一個汽車氫氣充裝站，并計劃2009年形成千輛級氫能汽車的生產(chǎn)能力，2011-2012年則可望達(dá)到萬輛級產(chǎn)能，并加快氫能汽車的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，初步建成加氫站網(wǎng)絡(luò)。同時，我國氫燃料電池汽車國家標(biāo)準(zhǔn)編制也在上海啟動，可望于今年內(nèi)完成。

目前，我國要大規(guī)模推廣氫能利用仍需要解決氫源問題。我國南部和西南地區(qū)勢能差大，水資源豐富，水電發(fā)達(dá)，在豐水期可用大量剩余電力通過電解水制取氫。氫還可以從石油、天然氣和煤等化石燃料中制取，以及從甲醇、烴類等通用燃料中轉(zhuǎn)化而得。此外生物質(zhì)能也可成為氫的重要來源，如細(xì)菌制氫、發(fā)酵制氫及沼氣回收制氫等，傳統(tǒng)的工業(yè)礦物如硼氫化鈉等及工業(yè)副產(chǎn)氫也是獲取氫的有效途徑。

制氫工藝技術(shù)路線多樣

傳統(tǒng)制氫法主要分為礦物燃料制氫和電解水制氫。目前，一些新的制氫方法開始受到人們的關(guān)注，如生物制氫、太陽能制氫和核能制氫等。國內(nèi)制氫工藝主要有電解水制氫和以煤、石油腦、煉廠氣、焦?fàn)t氣、天然氣為原料在高溫下進行蒸汽轉(zhuǎn)化制氫。一些合成氨裝置、甲醇裝置將含氫尾氣等氣體利用變壓吸附技術(shù)也能回收少量的氫氣。

許多專家結(jié)合我國資源特點與現(xiàn)實情況提出了氫的制取方案：中短期內(nèi)應(yīng)利用現(xiàn)有的石油和化工制氫能力，發(fā)展天然氣與氫氣混合的富氫技術(shù)，研究潔凈煤和可再生能源制氫技術(shù)；中長期內(nèi)應(yīng)使?jié)崈裘褐茪浼夹g(shù)和可再生能源制氫技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，同時應(yīng)加快基礎(chǔ)設(shè)施和示范項目建設(shè)。為迎接“氫經(jīng)濟時代”的到來，需要提前發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施，包括建設(shè)氫能管道網(wǎng)、儲存設(shè)施、加氫站等。

基于我國是世界第一大焦炭生產(chǎn)國且焦?fàn)t氣浪費嚴(yán)重的事實，有專家提出，用焦?fàn)t氣制氫有可能成為我國開發(fā)氫能源的新途徑。焦?fàn)t氣原始含氫量就高達(dá)55％，可單憑變壓吸附法就能將其高效分離出來，制氫成本低，只相當(dāng)于電解水制氫成本的1／4-1／3；焦?fàn)t氣所含的大量碳?xì)浠衔镆部蓱?yīng)用重整技術(shù)轉(zhuǎn)化為氫氣。目前，利用焦?fàn)t氣制氫已引起業(yè)界的很大興趣。可以預(yù)見，在即將到來的清潔能源時代，焦?fàn)t氣有望成為我國未來重要的氫氣供應(yīng)源。