日本政府宣布了在2050年以前實(shí)現(xiàn)“碳中和”的目標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)二氧化碳（CO₂）等溫室氣體的凈零排放。

然而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并非易事。日本資源能源廳的數(shù)據(jù)顯示，日本溫室氣體排放量當(dāng)中約九成是CO₂，而這些CO₂當(dāng)中有四成是電力部門(mén)所排放的。

電力部門(mén)所排放的CO₂當(dāng)中，有一大半源自于火電廠。也就是說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)“碳中和”，就需要減少火力發(fā)電，改用其他CO₂排放量少的發(fā)電形式。

替代發(fā)電方案包括太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電。兩者都是可再生能源，因此發(fā)電時(shí)不產(chǎn)生CO₂，但其問(wèn)題在于發(fā)電量會(huì)受天氣影響而減少。

氫能發(fā)電同樣不會(huì)產(chǎn)生CO₂，且發(fā)電量不受天氣左右，這種雙重特點(diǎn)使人們開(kāi)始考慮氫能發(fā)電的應(yīng)用。

相較于以往的發(fā)電形式，氫能發(fā)電有怎樣的特征呢？根據(jù)日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的資料，可總結(jié)出以下四大優(yōu)勢(shì)：

（1）屬于可再生能源發(fā)電，可以通過(guò)煤炭、天然氣等多種資源生產(chǎn)氫氣，資源調(diào)配更為多樣化。

（2）燃燒時(shí)不排放廢氣及CO₂，只產(chǎn)生水，更為環(huán)保。

（3）可應(yīng)用于燃料電池汽車(chē)、發(fā)電、鋼鐵等工業(yè)部門(mén)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

（4）日本的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量世界第一。

從碳中和的角度來(lái)講，可以說(shuō)最大優(yōu)勢(shì)就是第二點(diǎn)“不釋放CO₂”。

利用氫能發(fā)電有兩種方式。一種方式是燃燒氫氣，利用其產(chǎn)生的能量推動(dòng)葉輪來(lái)發(fā)電；另一種方式則是“燃料電池”，讓氫氣（H₂）與空氣中的氧氣（O₂）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)發(fā)電。

燃料電池在發(fā)電時(shí)只生成水（H₂O)，不排放CO₂，是更有利于碳中和的一種發(fā)電方式。

但是，氫能發(fā)電仍然存在困難，那就是生產(chǎn)成本過(guò)高。如前文所述，用氫能發(fā)電有利于CO₂減排，但實(shí)際上氫能的儲(chǔ)運(yùn)成本非常高，很難實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

根據(jù)日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的資料，目前日本每1Nm³（標(biāo)準(zhǔn)立方米）氫氣成本為170日元（約9元），目標(biāo)是在2030年降至30日元（1.6元），未來(lái)再降低到20日元（1元）。

除了成本問(wèn)題，還有一個(gè)矛盾的問(wèn)題，那就是生產(chǎn)氫氣的過(guò)程中會(huì)排放CO₂。

生產(chǎn)氫氣的一種方式是通過(guò)高溫燃燒使煤或天然氣氣化，然后再提純獲得氫氣。然而在這一過(guò)程中無(wú)可避免地會(huì)產(chǎn)生CO₂（由此得到的氫氣稱(chēng)為“灰氫”）?，F(xiàn)在通過(guò)一些方法可以捕集、封存制氫過(guò)程中排放的CO₂，或?qū)⑵溆糜谄渌猛荆瑥亩罱K減少CO₂排放（由此得到的氫氣稱(chēng)為“藍(lán)氫”）。

還有一種方法可以在不排放CO₂的情況下生產(chǎn)氫氣，那就是采用可再生能源電力，通過(guò)電解水來(lái)制備氫氣（由此得到的氫氣稱(chēng)為“綠氫”）。福島縣浪江町已經(jīng)啟動(dòng)了利用可再生能源制氫的大型項(xiàng)目。

雖然仍有一些問(wèn)題存在，但利用氫能發(fā)電的技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用到我們的生活當(dāng)中，特別是在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用已十分深入。

例如豐田汽車(chē)公司發(fā)布的氫能源汽車(chē)“MIRAI”。MIRAI是一款“燃料電池汽車(chē)”（FCV，F(xiàn)uel Cell Vehicle），它不使用任何汽油，而是將氧氣（來(lái)自空氣）和氫氣導(dǎo)入燃料電池以產(chǎn)生電力，并以此驅(qū)動(dòng)電機(jī)讓車(chē)輛行駛。

MIRAI以氫氣為燃料，用戶(hù)可以在分布于日本全國(guó)各地的加氫站進(jìn)行氫氣加注。第一代MIRAI汽車(chē)于2014年上市，經(jīng)過(guò)完全重新設(shè)計(jì)的第二代也于2020年發(fā)售。近期還可以看到MIRAI作為出租車(chē)的應(yīng)用案例。

豐田汽車(chē)公司還生產(chǎn)了靠氫能發(fā)電驅(qū)動(dòng)的燃料電池公交車(chē)“SORA”，該車(chē)型已經(jīng)被引入多條公交線(xiàn)路。例如在東京，“JR竹芝 氫能穿梭巴士”限時(shí)段行駛于東京站-竹芝-日之出碼頭線(xiàn)路。

利用氫能的列車(chē)也已經(jīng)登上舞臺(tái)。JR東日本于3月開(kāi)始試運(yùn)行其新型列車(chē)“HYBARI”，該列車(chē)車(chē)頂裝載了儲(chǔ)氫瓶，通過(guò)瓶?jī)?nèi)氫氣和空氣中的氧氣反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電。同時(shí)，該列車(chē)還能將產(chǎn)生的電力存貯于蓄電池當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了燃料電池和蓄電池的混合系統(tǒng)。HIBARI于2022年3月進(jìn)行了試運(yùn)行，并計(jì)劃于2030年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

氫能發(fā)電的應(yīng)用場(chǎng)景還比較有限，但隨著這項(xiàng)技術(shù)的逐步引入，碳中和也會(huì)逐步成為現(xiàn)實(shí)。如果有機(jī)會(huì)，不妨試著坐一坐燃料電池汽車(chē)或巴士，親身感受一下氫能的潛力吧。

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翻譯：王京徽

審校：李   涵

統(tǒng)稿：李淑珊

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