人類(lèi)距利用“不需要付費的太陽(yáng)能源”理想又前進(jìn)一步。不久前，美國麻省理工學(xué)院教授丹尼爾·諾切拉的研究團隊宣稱(chēng)，他們研制成一種功能穩定的“人造樹(shù)葉”(“artificial leaf”，也可譯作“人工樹(shù)葉”)，并具備了一定推廣前景。業(yè)內人士認為，諾切拉團隊的人造樹(shù)葉一旦批量生產(chǎn)，有望推動(dòng)經(jīng)濟向以氫能源為基礎的模式發(fā)展。有關(guān)專(zhuān)家表示，利用氫能，將成為解決未來(lái)人類(lèi)能源危機的終極方案。目前，歐美各國已將氫能和燃料電池確定為維系經(jīng)濟繁榮和國家安全的重要技術(shù)之一，氫有望成為維系經(jīng)濟的基礎能源。但在我國，因為種種原因，氫能的研究利用仍處于演示階段，發(fā)展面臨困境。截至目前，我國還沒(méi)有相應的氫能源開(kāi)發(fā)利用相關(guān)規劃及路線(xiàn)圖。氫能的進(jìn)一步發(fā)展期待政府力量的積極推動(dòng)。
西方各國熱捧氫能源開(kāi)發(fā)利用
氫能被譽(yù)為人類(lèi)的終極清潔能源。中科院理化技術(shù)研究所低溫技術(shù)實(shí)驗中心的李青博士對《經(jīng)濟參考報》記者介紹說(shuō)，氫是宇宙中最常見(jiàn)的元素，氫及其同位素占到了太陽(yáng)總質(zhì)量的84%，宇宙質(zhì)量的75%都是氫。而氫能有望成為世界能源舞臺上一種舉足輕重的二次能源。它是一種極為優(yōu)越的新能源，其主要優(yōu)點(diǎn)有：燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的熱量，約為汽油的三倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃燒的產(chǎn)物為水，是世界上最干凈的能源。氫氣可由水制取，而水是地球上最為豐富的資源，這一自然物質(zhì)的循環(huán)利用，演繹了持續發(fā)展的經(jīng)典過(guò)程。
面對全球能源枯竭的嚴重挑戰，氫能正成為世界各國研究的重點(diǎn)之一。
據悉，美國已經(jīng)將氫能和燃料電池確定為維系經(jīng)濟繁榮和國家安全的技術(shù)之一。目前，美國主導氫能和燃料電池發(fā)展的兩大核心部門(mén)是能源部和國防部。美國能源部的目標包括，從現有和未來(lái)的資源中獲取氫能，同時(shí)推進(jìn)燃料電池研究；美國國防部的研究則主要集中于氫能和燃料電池在軍事方面的應用，研究重點(diǎn)是質(zhì)子交換膜和固體氰化物燃料電池。美國各級政府均提供大量資金，資助科研機構進(jìn)行氫能研發(fā)。
此外，美國企業(yè)對氫能也投入大量精力。美國專(zhuān)利局提供的數據顯示，從2002年開(kāi)始，美國氫能源專(zhuān)利數量有所突破，2009年達到一次峰值，近幾年一直保持穩步上升態(tài)勢。
德國和日本在氫能研究領(lǐng)域更遙遙領(lǐng)先。德國的國家全資公司NOW公司全權負責德國的氫能燃料電池示范。德國“國家創(chuàng )新計劃”(NIP)將從2007—2016年為期10年集中精力于氫和燃料電池市場(chǎng)，聚焦示范與開(kāi)發(fā)相結合項目，通過(guò)市場(chǎng)化推動(dòng)氫能和燃料電池，由政府與工業(yè)界按1∶1的比例出資：由政府出資五億歐元示范，加上二億歐元用于氫能研究與開(kāi)發(fā)，同時(shí)工業(yè)界出資七億歐元，總共為14億歐元。
德國戴姆勒集團全球CEO蔡澈博士在第18屆世界氫能大會(huì )開(kāi)幕式上做報告時(shí)透露，戴姆勒將于2014—2015年量產(chǎn)燃料電池汽車(chē)，2015年開(kāi)始商業(yè)化。德國準備到2015年建造1000座加氫站，將為10×104輛氫燃料電池車(chē)供應氫氣。
日本對于氫能源的開(kāi)發(fā)利用主要集中在燃料電池車(chē)用電池和固定裝置燃料電池方面。為盡快研發(fā)、推廣燃料電池車(chē)，日本采取了全額投入經(jīng)費的辦法，委托日本產(chǎn)業(yè)省的全資公司VEDO公司負責管理“日本氫能和燃料電池示范項目”，該項目的目標之一，就是到2025年，在全日本建立1000座加氫站。該項目從2002年開(kāi)始運行至今，日本政府已累計投入了1000億日元(相當于70億元人民幣)。
歐盟對于氫燃料和燃料電池的研究一直非常重視，2002年10月，歐盟成立了“氫燃料和燃料電池技術(shù)”高級研究小組，早在2003年，歐盟委員會(huì )就制定了“歐盟氫能和燃料電池發(fā)展路線(xiàn)圖”。
世界各國對于氫能開(kāi)發(fā)利用投入巨大。在2010年5月舉辦的第18屆世界氫能大會(huì )開(kāi)幕式上，美國能源部燃料電池技術(shù)發(fā)展部負責人Nancy L Garland博士發(fā)言稱(chēng)，美國2011年財政年度中氫能開(kāi)發(fā)的預算為2.56億美元。包括了燃料電池系統、氫燃料、氫能技術(shù)研發(fā)、氫安全、法規、標準等多項與氫能有關(guān)的項目。數據顯示，包括德國、法國、英國等八個(gè)歐洲國家對氫能的累計投資為：2005年為5.3億歐元，2015-2020年達26.11億歐元，2020-2025 年可達143.2億歐元，2025-2030年則達592.1億歐元(其中制氫投資約占50%，加氫站投資約占20%)。
我國氫能發(fā)展面臨諸多困境
我國在氫能領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)起步不晚，最早可追溯到20世紀60年代初。為發(fā)展航天事業(yè)，對作為火箭燃料液氫的生產(chǎn)、H2/O2燃料電池的研制與開(kāi)發(fā)進(jìn)行了大量工作。氫能技術(shù)曾一度被列入《科技發(fā)展“十五”計劃和2015年遠景規劃(能源領(lǐng)域)》，氫能和燃料電池的科學(xué)研究也得到了進(jìn)一步支持。李青介紹說(shuō)，在之前的基礎課題(973計劃)和應用性研究(863計劃)方面，國家對于氫能的研究和利用非常重視�？萍疾�863項目“十一五”期間的氫能專(zhuān)題系統研究在2008年有不同程度的進(jìn)展。同年，第十七屆世界氫能大會(huì )授予中國科技部部長(cháng)萬(wàn)鋼2008年度格羅夫(Grave)獎，以表彰其推動(dòng)燃料電池汽車(chē)方面的貢獻。
“十一五”節能與新能源汽車(chē)重大項目的863計劃公布以后，商務(wù)部計劃對氫能源汽車(chē)研發(fā)，對國內企業(yè)提供數十億元的資金支持。由此，國內多家汽車(chē)企業(yè)著(zhù)手開(kāi)發(fā)氫能源技術(shù)。
但是，一個(gè)事件明顯拖住了氫能發(fā)展的火熱腳步。2007年3月，一封《開(kāi)發(fā)車(chē)用動(dòng)力技術(shù)、盡快減輕交通能源壓力的建議》由專(zhuān)家組寫(xiě)成并聯(lián)合簽名，送至相關(guān)部門(mén)。
“氫燃料電池汽車(chē)未來(lái)的前景，還存在很多不可預測的因素。如果氫燃料汽車(chē)研究到最后，發(fā)現需要走別的技術(shù)途徑，這就使大規模投資的氫燃料汽車(chē)前功盡棄�！�26名專(zhuān)家提醒，如果中國盲目跟從部分跨國公司的步伐，將大量的財力、人力、物力完全“押寶”在氫能源汽車(chē)的研發(fā)上，很可能給作為支柱產(chǎn)業(yè)的中國汽車(chē)工業(yè)帶來(lái)巨大的傷害。
“不同專(zhuān)家觀(guān)點(diǎn)的分歧讓中國政府部門(mén)在發(fā)展氫能方面顯得猶豫不決�！鼻迦A大學(xué)教授、中國可再生能源學(xué)會(huì )副理事長(cháng)、國際氫能學(xué)會(huì )常務(wù)理事毛宗強對《經(jīng)濟參考報》記者說(shuō)。
這種搖擺態(tài)度明顯體現在氫能標準的制定上。據悉，國外有關(guān)氫能技術(shù)規范和標準方面的活動(dòng)十分活躍，發(fā)達國家的標準體系已日趨完善，并有諸多介入氫能的標準組織。2008年，我國也相繼成立了“全國氫能標準化技術(shù)委員會(huì )”和“全國燃料電池標準化技術(shù)委員會(huì )”，并陸續制定了十幾個(gè)相關(guān)標準�！暗@兩年不行了”，同時(shí)身為全國氫能標準化委員會(huì )副主任的毛宗強表示，“前幾年每年差不多國標委會(huì )給幾個(gè)(制定氫能相關(guān)標準)指標，但是這兩年一個(gè)指標都沒(méi)有�！�
標準的缺失對氫能發(fā)展產(chǎn)生了極大的影響。毛宗強透露，因為缺乏標準，致使上海的一個(gè)加氫站在建成一年后還不能完成驗收，“希望國家能多給些重視�！�
毛宗強向記者表示，在發(fā)達國家紛紛把氫能作為國家戰略的背景下，我國截止到目前還始終沒(méi)有國家級氫能路線(xiàn)圖，而關(guān)于發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的相關(guān)政策和條文更是不常見(jiàn)�！瓣P(guān)于制定國家級氫能路線(xiàn)圖，我們向有關(guān)部門(mén)反映了多次，但一直沒(méi)什么結果�！泵趶娬f(shuō)。
另外，盡管目前我國已把新能源汽車(chē)確立為戰略性新興產(chǎn)業(yè)，但氫能在新能源產(chǎn)業(yè)、燃料電池汽車(chē)在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中的定位依然模糊。同濟大學(xué)汽車(chē)學(xué)院新能源汽車(chē)工程中心教授王哲認為，這不利于對企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)投入進(jìn)行正確引導，也無(wú)法帶動(dòng)社會(huì )力量參與。氫能和燃料電池發(fā)展戰略缺失，將直接影響我國氫能和燃料電池的發(fā)展速度。
我國在氫能和燃料電池的一些關(guān)鍵技術(shù)上與國際先進(jìn)水平仍有差距。如我國作為公交車(chē)示范運營(yíng)的燃料電池客車(chē)，運行壽命目前還未超過(guò)3000小時(shí)，而美國UTC研制的城市客車(chē)用燃料電池發(fā)動(dòng)機系統壽命已經(jīng)在道路試驗條件下超過(guò)5000小時(shí)；我國的燃料電池發(fā)動(dòng)機在燃料電池系統低溫儲存與啟動(dòng)方面仍未達到國際先進(jìn)指標。另外，我國還面臨全球都遇到的氫能利用成本過(guò)高的問(wèn)題。
此外，我國燃料電池汽車(chē)盡管已通過(guò)奧運、世博等重大活動(dòng)平臺開(kāi)展了示范應用，但是與國外相比，缺乏長(cháng)效的應用推廣機制。在加氫站的規劃、建設與運行方面與國外相比也存在不小差距。毛宗強透露說(shuō)，目前全球有200個(gè)加氫站，但我國僅有四個(gè)，其中有三個(gè)是國家每個(gè)花3000多萬(wàn)元投資建設，但建成后仍在順利運行的只有一個(gè)民營(yíng)加氫站。在氫氣輸送管道方面，全球的氫氣輸送管道有3000多公里，我國僅有百十公里。
并且，我國還面臨氫能研究專(zhuān)業(yè)人才缺乏和研究經(jīng)費不足的困境。發(fā)達國家企業(yè)投入氫能研究經(jīng)費要比政府多。相比較，我國研究氫能的經(jīng)費幾乎全部依靠政府，而且我國在氫能研究領(lǐng)域的投入很少。
總的來(lái)說(shuō)，“我國氫能的研究和利用還處于演示階段�！崩钋嗫偨Y道。
期待政府繼續給予更多的支持
毛宗強表示，我國在氫能源發(fā)展上還有一定地位，并沒(méi)有像有人想象的那么弱。
他表示，氫能的開(kāi)發(fā)利用包括制氫、儲氫、輸氫、氫氣加注、用氫等五個(gè)方面。我國在制氫和儲存氫環(huán)節的某些領(lǐng)域位于全球前列。在化石能源制氫方面，我國鄂爾多斯擁有全世界最大的制氫工廠(chǎng)，用煤制氫，年產(chǎn)400萬(wàn)噸氫氣。在儲氫材料稀土方面，全世界產(chǎn)能都被中日壟斷，我國產(chǎn)能達到1.5萬(wàn)噸。而在高壓儲氫方面，我國制成了全球容積最大的儲氫罐。
2008年北京奧運會(huì )，我國制造的“氫燃料電池汽車(chē)”得以展示，最大時(shí)速可高達150公里。2010年上海世博會(huì )，我國展出的氫燃料電池車(chē)達196輛，令德國的科技部部長(cháng)都深感驚訝。另外，國內汽車(chē)企業(yè)也在努力，上汽集團就表示，將在2015年生產(chǎn)1000輛氫燃料電池車(chē)。
毛宗強還向記者展示了“神奇”的一幕：將一包“袋泡茶”一樣的粉劑放進(jìn)水里，很快就不斷冒出氣泡，產(chǎn)生大量的氫氣，沒(méi)有電源插座就能為手機等電子產(chǎn)品充電。他表示，在國內的江浙地區，生產(chǎn)該產(chǎn)品的企業(yè)大批存在。
“我國在氫能工業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節都已具有相當的基礎，如果政府能夠支持，將其有機地串聯(lián)起來(lái)，我國的氫能利用就會(huì )飛速發(fā)展，為國家的能源戰略作出切實(shí)貢獻�！泵趶娬f(shuō)。
對于進(jìn)一步發(fā)展氫能，毛宗強提出幾點(diǎn)建議：
首先，也是最主要的，是政府應加大對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持，發(fā)揮主導性作用。如制定氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰略，主導從氫能關(guān)鍵原材料、核心技術(shù)到應用領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)布局等方面的發(fā)展方向。同時(shí)，通過(guò)制定扶持和鼓勵政策推動(dòng)氫能關(guān)鍵原材料、核心技術(shù)、零部件和產(chǎn)品的研發(fā)，鼓勵政府相關(guān)部門(mén)帶頭使用氫能產(chǎn)品，想辦法增加氫能相關(guān)項目的研究經(jīng)費。
“氫能將在10—15年后影響我國能源系統，在解決當前能源供應問(wèn)題的同時(shí)，應給予氫能足夠的重視�！泵趶娬f(shuō)，中國氫能研發(fā)得到了科技部的大力支持，但對于氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，僅有科技部的研發(fā)支持遠遠不夠，政府各部門(mén)，包括發(fā)改委、工信部、科技部、中科院、自然基金委、環(huán)保部等都要合作推動(dòng)氫能發(fā)展，避免部門(mén)利益之爭。
其次，企業(yè)掛帥。鑒于氫能產(chǎn)業(yè)鏈對于國民經(jīng)濟的影響以及未來(lái)氫能產(chǎn)業(yè)規模的龐大，特別是氫能產(chǎn)品應用領(lǐng)域和氫供應鏈，將會(huì )形成跨地域、跨行業(yè)的大型企業(yè)群和服務(wù)網(wǎng)絡(luò )，應由國內企業(yè)掛帥，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。氫供應鏈的發(fā)展也需要類(lèi)似于中石油、中石化等大型企業(yè)牽頭，保障整個(gè)氫能源網(wǎng)絡(luò )的安全、合理布局和氫能工業(yè)的可控。加氫站的建設完全可以參考加油站網(wǎng)絡(luò )建設模式，吸引社會(huì )資金參與建設和經(jīng)營(yíng)。
最后，還要積極發(fā)揮專(zhuān)家作用，實(shí)現信息公開(kāi)。要充分發(fā)揮專(zhuān)家在氫能領(lǐng)域的研究、開(kāi)發(fā)、應用方面的作用。同時(shí)也嚴格要求專(zhuān)家自律，要求有重要話(huà)語(yǔ)權的專(zhuān)家不得在企業(yè)兼職，為企業(yè)牟利，建立專(zhuān)家評審規避制度。同時(shí)建立信息公開(kāi)制度，從氫能發(fā)展戰略制定，到氫能具體項目立項、評審、驗收、成果等都要做到信息公開(kāi)化。要防止那種已經(jīng)證明行不通的“用市場(chǎng)換技術(shù)”的做法在氫能領(lǐng)域蔓延。同時(shí)政府應大力推動(dòng)各種示范應用市場(chǎng)、零排放區域的各種發(fā)電應用市場(chǎng)、各種復合氫能產(chǎn)品的特殊應用領(lǐng)域市場(chǎng)等。
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“人工樹(shù)葉”：利用太陽(yáng)能的幫手
