在2009年中國國際節能減排和新能源科技展上，一款氫燃料電池動力自行車頗受關注。 （CFP 供圖）

　　  隨著新能源閃亮登上21世紀經濟舞臺的中心，一場持續已久的爭論也進入白熱化：該不該大力發展氫能？

　　記者發現，參與這場爭論的，有業內專家學者，有企業資深人士，也有政府管理部門的官員。爭論的內容隨著風能、太陽能、生物質能等一個個新能源身份的被確認而越來越深入，越來越現實。記者對各方意見進行了歸納、整理，發現這場該不該大力發展氫能的爭論主要圍繞以下幾個問題展開——

　　參與討論者：
　　●國家能源局局長 張國寶                  ●浙江大學化工機械研究所所長 鄭津洋
　　●武漢大學化學與分子科學學院教授 莊林    ●防化研究院研究員、中國工程院院士 楊裕生
　　●原美國福特汽車公司高級技術專家 楊嘉林  ●清華大學教授、中國可再生能源學會副理事長 毛宗強
　　●中國國際問題研究基金會能源外交研究中心研究部主任 韓立華

　　氫是不是能源

　　楊嘉林：氫只是燃料不是能源

　　
　　所謂的氫能只不過是一種燃料，氫氣本身并非能量的源泉，而只是能量的載體。氫氣并不像石油、煤炭、風力或太陽能一樣直接獲得，而是需要從化合物中分解出來。目前絕大部分氫氣都是從石油、煤炭、天然氣中提取而獲得，將來也可以通過電解水大量取得，那么氫氣的制取必然要消耗其他能源。
 

　　基于這種理由，我認為，氫能根本不是新的可替代能源，它和汽油、柴油一樣都是燃料。因此，氫能之說故意截斷了氫氣產生的過程，只渲染氫燃燒后的零污染，這就給公眾一個認識上的誤導，認為氫是一種天然的清潔能源。這樣的提法是不夠嚴謹、科學的。
　　

　　毛宗強： 燃料本身就是能源

　　
　　燃料不就是能源嗎！我覺得要搞清楚一次能源和二次能源的關系。能源是個大概念，為了便于研究，將能源分為一次能源、二次能源、可再生能源等。按照現階段的定義，氫是二次能源，又叫能源載體，屬于能源的大概念之中。

　　我國可以采用多種途徑制氫，既可以用煤、天然氣制氫，也要利用副產氫氣，更要開發可再生能源制氫。我國太陽能、水能、風能資源豐富，但能量的大幅度波動特性使其對電網貢獻率難以超過10%。而電解水制氫系統可將不穩定的太陽能、水能、風能轉變為穩定的氫能輸出。目前我國湖北、四川已有幾處利用水電站的低價電力制氫，每立方米氫氣的成本只有1元多，用于工業生產，取得了很好的經濟效益。江蘇省宏觀經濟研究院正在進行風電不經過大電網，直接電解水制氫的相關研究。氫作為能源載體的特性是其它能源不可比擬的。

 
　　危險性是否可控

　　韓立華：氫一旦泄漏就等于TNT
　　

　　氫容易讓金屬變脆弱，存在產生泄漏的風險。氫氣會造成管道裂縫或開裂，導致潛在的災難性事故。所以對材料進行耐氫腐蝕處理會增加氫的輸送成本和儲氫罐的重量。

　　氫一旦泄漏，很容易就被手機、幾千米之外的雷電或車座上的靜電點燃。與空氣混合后，會形成極容易爆炸的爆炸氣體。因此，即使在不行駛的情況下發生泄漏，一輛車的儲氫罐發生爆炸也會造成數平方千米范圍內的破壞。而目前還沒有消除氫泄漏和避免爆炸或起火的方法。千萬不能低估這種風險，如果落入邪惡之手就會很容易變成一個威力巨大的炸彈，能量相當于數百千克的TNT炸藥。
　　

　　毛宗強： 任何危化品管理到位都是安全的

　　
　　氫能作為一種新能源，人們擔心它的安全是完全可以理解的。但沒有必要過分夸大氫的危險性。事實上，凡是燃料都具有能量，都隱藏著火和爆炸的危險，我們所熟悉的天然氣、汽油均是如此。氫確實存在易泄漏、易燃、易爆炸等特性，但它無毒、極易擴散、氫焰熱輻射小，且燃燒過程不冒煙，不污染環境。特別是氫氣極易擴散的特點則大為減少了因氫氣泄漏而引起安全問題的可能。

　　大量的氫能安全實驗已經證明氫是安全的燃料。如在汽車著火實驗中，分別將裝有氫氣和天然氣的汽車燃料罐點著，結果氫氣作燃料的汽車著火后，氫氣劇烈燃燒，但火焰總是向上，對汽車的損壞較緩慢，車內人員有較長的時間逃生。而天然氣作燃料的汽車著火后，由于天然氣比空氣重，火焰向汽車的四周蔓延，很快包圍汽車，危及車內人員的安全。再如，用槍射擊一個裝滿氫氣的高壓氣瓶，氣瓶并不會爆炸。實際情況是氫氣會呼嘯而出，沒有火焰，沒有爆炸，最后留下一個有彈孔的氣瓶。

　　當年汽油剛出現時，關于安全性的爭論一直吵到了美國國會。當汽車剛剛推出的時候，很多人想到車子里裝了5升或是10升的汽油會覺得很害怕，但如今汽油的普及使用已經說明一切。氫氣作為汽油的替代燃料遇到同樣的質疑，毫不奇怪。其實，日常生活中所用的城市煤氣中約含50%的氫氣，人們對此并無特別疑慮。如今，人們關注氫的安全，說明對氫更加重視，只要我們科學、嚴格的按規定去做，就不會有危險。

　　儲運問題能否解決

　　韓立華：氫的儲運難度太大
　　

　　氫能的儲運難度也非常大。汽油的能量是常態下同體積氫氣能量的300倍。為了充分存儲氫氣，需要加壓、液化或通過化學方式轉化。氫氣加壓是一個多階段過程，要耗費很大的能量。另外還有運輸成本。儲氫罐車可以裝載供60輛轎車使用的燃料，這些罐車重達40噸，但是只能運送400千克氫。而同樣重量的汽油罐車如果運送汽油燃料，足以供800輛轎車使用。

　　另外一種運輸方案是通過管道運輸，但卻無法利用原有的天然氣管道來輸送氫氣。一方面輸送氫氣的管道需要特殊防腐材料，另一方面其管道直徑也不適合實現氫氣的最大量輸送。

　　
　　鄭津洋：氫的儲運技術可以解決

　　
　　儲氫確實是氫能應用的主要技術障礙。目前最實用的儲氫方法有高壓壓縮、液化和做成儲氫合金三種。高壓儲氫又分為固定式、車載輕質和大容積運輸用三種。我國在固定式高壓儲氫罐方面的研發進展很快，浙江大學化工機械研究所研制出了世界上最大的固定式金屬材料儲氫罐；車載輕質儲氫罐研發也進展不錯，35兆帕的已經實現國產化，70兆帕的在研制。不過，運輸用高壓儲氫容器確實存在重量大、儲氫少問題，這也是目前很多專家正極力攻關的難點。受目前技術制約，該種容器只適用于將制氫廠的氫氣輸送給距離不太遠而同時用氫量又不很大的用戶。

　　
　　毛宗強：新型儲氫材料正在研究中

　　
　　儲氫合金目前被認為是最佳的儲氫方式。不過，儲氫合金多次循環后易粉碎化，使氫化和釋氫變得越來越難，而且該方法儲氫密度低，給車用增加很大負載。

　　此外，一些新型高容量儲氫材料正在積極的研究過程中，包括納米晶鎂基儲氫合金、鈦釩固溶體儲氫材料、絡合氫化物儲氫材料、金屬有機框架材料及氨基化合物儲氫材料等。

　　對于大量、長距離的氫氣輸送，可以考慮用管道。氫氣的長距離管道輸送已有60年的歷史，最老的長距離氫氣輸送管道是在1938年的德國魯爾建成，總長達208千米，連接18個生產廠和用戶，從未發生任何事故。世界最長的輸氫管在法國和比利時之間，長約400千米。

　　能不能利用現存天然氣管道輸送氫氣？答案并不是完全否定。其實現有天然氣管道可以用于輸送氫氣和天然氣的混合氣體，也可經過改造而輸送純氫氣體，這主要取決于鋼管材質中的含碳量，低碳鋼更適合輸送純氫。部分天然氣是用便宜的塑料管進行輸氫，這些就不能用于輸氫。

　　有沒有經濟價值

　　張國寶：為了1美元，要支出10美元

　　
　　目前在中國97%的氫來自于化石能源，能量轉化過程中能耗很大，如再加上開采天然氣并輸送到氫生產裝置所耗費的能量就更多了。比如從天然氣中生產氫氣時，會釋放出氮氧化物，因此還需要進行脫硝處理，大大提高了天然氣制氫的成本， 而且我們也沒有足夠的天然氣來實現氫經濟。所以天然氣制氫，不經濟也不環保。而且從化石燃料中獲得氫能作為原料或能源本來就是荒謬的，因為獲得氫能的目的是為了避免使用化石燃料。 

　　最好的辦法是用風能、太陽能或地熱能發的電，從水中分離它，但目前這種方式分離氫氣的成本太高。通過電解方式從水中產生的氫氣必須要求純度極高，這就導致電解水生產氫氣的成本要比從天然氣中生產氫氣高出3～6倍。從水中生產氫氣是一種耗能的方法，相當于要支出10美元，然后才獲得1美元的回報。

　　
　　毛宗強：副產氫氣成本非常低

　　
　　發展氫能就是為了應對能源危機，目前的氫的確主要來自化石能源，煤和天然氣是主要的制氫原料。不過，當前天然氣制氫主要采用蒸汽重整加上變壓吸附提純氫氣，并無氮氧化物放出，不需脫硝。

　　當前采用化石燃料制氫只是階段性的。未來太陽能將作為最重要的可再生能源出現在人們的生活中。太陽能發電、電解水制氫將是未來最可靠的氫氣來源。

　　目前相對化石能源制氫，水電解制氫不產生溫室氣體，但是生產成本較高。因此，水電解制氫適合電力資源如水電、風能、地熱能、潮汐能以及核能比較豐富的地區。以目前成本較高的風能發電為例，1千瓦時電的成本約為0.52元，電解水制取1立方米氫氣需要5千瓦時電，而電能消耗成本占電解水總成本的80%～90%，即1立方米氫氣的成本不足3元，不管是用于燃料電池車、內燃機，還是用于化工行業，都是非常具有競爭力的。而且還解決了許多風力發電機“曬太陽”的資源浪費問題！

　　此外，目前國際上一致認為，副產氫氣是一個很好的來源。據統計，我國每年副產氫氣量達900億立方米。經過分離、加壓，百千米內輸送到老百姓手中的氫氣，每立方米約1.5元的售價也完全具有市場競爭力。

　　應用是否配套

　　楊裕生：氫燃料電池催化劑成本高

　　
　　催化劑鉑金的稀缺是氫燃料電池車產業化的一大難題。一輛大客車大概要用200克鉑金，5000輛車要用1噸鉑金。我國現在年產鉑金4噸，遠不夠化工領域使用，如果全部拿來做燃料電池公交車，也只能夠生產兩萬輛。現在公交車40多萬輛，長途車140萬輛。并且使用鉑金作為催化劑直接導致成本居高不下。必須研究出無鉑的廉價的催化劑，否則氫燃料電池車最早也要到2030年才能量產。
　　

　　莊林：非鉑催化劑有望面世

　　
　　鉑金催化劑成本高是一個世界性的難題。不過，目前我國在非鉑燃料電池的研發上已經取得實質性進展。武漢大學研制出的新型納米棒鈀合金催化劑，將鈀氧還原催化活性提高了10倍，與鉑催化劑活性相當，新一代非鉑燃料電池有望近期問世。
　　

　　毛宗強：不用催化劑也行
　　

　　初步預計，氫燃料電池車在2015年進入市場，大規模的產業化大概是十幾年以后。在2030年左右，催化劑問題就會解決了。另外，氫直接燃燒同樣可以用于汽車，即做氫氣內燃發動機汽車。氫內燃機汽車最大的好處是便宜。現在的氫燃料電池汽車使用起來之所以貴，原因之一就在于對燃料的品質要求很高。氫氣中的一氧化碳濃度要求小于一個ppm，即百萬分之一，否則開車會容易中毒。如果換用氫內燃機汽車，則對氫氣中的一氧化碳濃度基本上沒有限制。因而這樣的氫成本非常低，1立方米不到1元，1千克氫氣的生產成本不到12元，比使用汽油便宜很多。

上海世博會意大利館內展示的未來人類居住的零碳房模型，利用太陽能-風能-氫能綜合能源系統，實現用氫能做飯和用作車用燃料。 （本報記者 張育 攝）