一般资讯
氢 经 济
1) 氢 气 产 生 和 使 用 的 途 径
2) 氢 气 的 生 产
3) 氢 气 的 储 存
4) 氢 气 的 输 送
5) 氢 气 的 应 用
6) 一 些 实 例
7) 前 面 的 挑 战
8) 有 用 连 结
除 了 生 物 燃 料 （ 如 生 物 乙 醇 和 生 物 柴 油 ） 以 外 ， 把 可 再 生 能 源 （ 如 太 阳 能 、 风 能 和 水 力 等 ） 转 化 为 车 用 燃 料 并 不 容 易 。 一 种 可 行 的 方 法 是 利 用 由 可 再 生 能 源 产 生 的 电 力 把 水 电 解 ， 从 而 产 生 氢 气 ， 再 用 氢 气 作 为 车 用 燃 料 。 在 这 种 情 况 下 ， 氢 气 作 为 能 量 载 体 储 存 由 可 再 生 能 源 提 取 的 能 量 ， 用 于 交 通 工 具 或 其 他 用 途 。
除 了 作 为 一 种 每 公 斤 蕴 含 很 高 能 量 的 能 量 载 体 以 外 ， 氢 气 作 为 一 种 燃 料 还 有 一 个 优 点 ， 就 是 达 至 零 排 放 的 要 求 。 与 化 石 燃 料 相 比 ， 将 氢 气 转 化 为 机 械 能 或 者 电 能 的 过 程 ， 不 会 排 放 温 室 气 体 或 者 其 他 空 气 污 染 物 。
氢 经 济 指 的 是 利 用 氢 气 作 为 能 量 载 体 以 应 对 空 气 污 染 、 全 球 暖 化 和 能 源 安 全 等 问 题 的 一 种 经 济 结 构 。
除 了 利 用 可 再 生 能 源 产 生 氢 气 以 外 ， 还 可 以 通 过 化 石 燃 料 或 者 化 学 物 品 来 产 生 氢 气 。 用 化 石 燃 料 产 生 氢 气 作 为 车 用 燃 料 的 主 要 优 点 ， 是 可 以 减 少 汽 车 耗 用 燃 料 过 程 所 引 致 的 城 市 污 染 。 如 果 用 可 再 生 能 源 产 生 氢 气 作 为 燃 料 ， 我 们 就 可 以 获 得 双 重 利 益 ， 包 括 避 免 化 石 燃 料 的 使 用 和 减 少 城 市 污 染 。
如 下 图 所 示 ， 氢 气 可 以 从 多 种 原 料 提 取 ， 包 括 化 石 燃 料 、 可 再 生 能 源 和 核 能 。 目 前 世 界 上 大 部 分 氢 气 产 自 化 石 原 料 ， 如 用 重 整 天 然 气 制 氢 。 然 而 ， 从 化 石 原 料 提 取 氢 气 ， 仍 会 造 成 温 室 气 体 和 污 染 物 的 排 放 。 只 有 利 用 可 再 生 能 源 生 产 氢 气 ， 才 能 达 到 从 生 产 到 使 用 过 程 全 程 无 排 放 的 标 准 。
下 表 列 出 了 各 种 氢 气 生 产 技 术 的 开 发 状 况 ， 以 及 其 能 耗 、 效 率 和 成 本 资 料 。
| 工 艺 | 能 耗 ( 千 瓦 时 / 立 方 米 ) | 技 术 现 状 | 效 率 % | 相 对 于 甲 烷 重 整 成 本 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 理 想 值 | 实 际 值 | ||||
| 甲 烷 重 整 制 氢 | 0.78 | 2-2.5 | 成 熟 工 艺 | 70-80 | 1 |
| 甲 烷 / 天 然 气 高 温 分 解 | 研 发 与 成 熟 之 间 | 72 - 54 | 0.9 | ||
| 硫 化 氢 甲 烷 重 整 | 1.5 | - | 研 发 阶 段 | 50 | <1 |
| 堆 填 沼 气 干 式 重 整 | 研 发 阶 段 | 47-58 | ~1 | ||
| 重 油 不 完 全 分 解 | 0.94 | 4.9 | 成 熟 工 艺 | 70 | 1.8 |
| 石 脑 油 重 整 | 成 熟 工 艺 | ||||
| 废 弃 油 重 整 | 研 发 阶 段 | 75 | <1 | ||
| 煤 炭 气 化 (TEXACO) | 1.01 | 8.6 | 成 熟 工 艺 | 60 | 1.4-2.6 |
| 煤 炭 不 完 全 氧 化 | 成 熟 工 艺 | 55 | |||
| 蒸 汽 - 铁 程 序 | 研 发 阶 段 | 46 | 1.9 | ||
| 氯 碱 电 解 | 成 熟 工 艺 | By-product | |||
| 水 的 电 解 | 3.54 | 4.9 | 研 发 阶 段 | 27 | 3-10 |
| 水 的 太 阳 能 及 发 电 电 解 | 研 发 与 成 熟 之 间 | 10 | > 3 | ||
| 水 的 高 温 电 解 | 研 发 阶 段 | 48 | 2.2 | ||
| 热 化 学 水 分 解 | 研 发 阶 段 早 期 | 35-45 | 6 | ||
| 生 物 质 气 化 | 研 发 阶 段 | 45-50 | 2.0-2.4 | ||
| 光 生 物 反 应 | 研 发 阶 段 早 期 | <1 | |||
| 水 的 光 分 解 | 研 发 阶 段 早 期 | <10 | |||
| 水 的 光 电 分 解 | 研 发 阶 段 早 期 | ||||
| 水 的 光 催 化 分 解 | 研 发 阶 段 早 期 | ||||
( 上 表 来 源 : 此网页的超链接有可能引向由第三方发行或营运的网站。http://www.fsec.ucf.edu/en/research/hydrogen/index.htm)
从 天 然 气 经 过 蒸 汽 重 整 提 取 的 氢 气 成 本 ， 比 化 石 燃 料 贵 好 几 倍 。 上 表 也 显 示 水 的 发 电 电 解 的 成 本 是 蒸 汽 重 整 的 3 倍 多 。 因 此 我 们 可 以 看 出 从 可 再 生 能 源 提 取 氢 气 的 成 本 要 比 从 化 石 燃 料 提 取 氢 气 贵 的 多 。
氢 气 可 以 液 态 形 式 或 者 压 缩 气 体 形 式 储 存 在 压 力 罐 中 或 者 是 金 属 氢 化 物 中 。 工 业 上 固 定 位 置 使 用 的 氢 氧 ， 是 用 压 力 罐 储 存 。 但 是 在 车 辆 中 使 用 氢 氧 ， 如 何 储 存 氢 气 还 是 一 个 具 挑 战 性 的 课 题 。
其 中 一 个 主 要 问 题 是 如 何 保 证 车 辆 装 载 足 够 的 氢 气 ， 以 跑 完 一 定 的 里 程 而 又 不 会 添 加 太 多 的 负 载 。 以 几 百 个 大 气 压 力 的 高 压 把 氢 气 储 存 在 压 力 罐 中 ， 在 小 型 汽 车 或 巴 士 上 应 用 ， 技 术 上 是 可 行 的 。 目 前 尚 有 另 一 些 氢 气 储 存 的 研 究 和 开 发 工 作 正 在 进 行 之 中 ， 例 如 先 进 的 高 容 氢 量 金 属 氢 化 物 、 碳 基 高 表 面 面 积 的 吸 收 剂 、 化 学 性 储 氢 ， 以 及 其 他 新 材 料 和 新 概 念 等 等 。
氢 气 的 输 送 基 础 设 施 是 建 立 氢 经 济 必 要 的 条 件 。 除 了 用 卡 车 和 轮 船 运 送 氢 气 压 力 罐 以 外 ， 还 可 以 用 管 道 输 送 。 因 为 管 道 输 送 是 从 生 产 基 地 大 量 运 送 氢 气 到 用 户 最 经 济 的 方 法 。 目 前 的 化 石 燃 料 输 送 设 施 并 不 适 用 于 氢 气 输 送 ， 因 为 氢 气 可 能 使 得 管 道 中 的 钢 铁 部 件 和 焊 缝 脆 化 ， 而 且 由 于 氢 气 分 子 很 小 ， 渗 漏 也 是 潜 在 问 题 。
氢 气 可 以 在 很 多 地 方 应 用 ， 包 括 在 固 定 地 点 或 者 在 车 辆 上 应 用 。 利 用 燃 料 电 池 ， 可 以 把 氢 气 与 氧 气 组 合 成 水 并 产 生 电 力 。 燃 料 电 池 可 以 为 各 种 设 备 提 供 电 力 ， 由 手 提 电 脑 、 汽 车 以 至 屋 宇 装 备 。 使 用 氢 气 燃 料 的 内 燃 机 和 涡 轮 可 以 组 成 低 排 放 的 动 力 系 统 。 而 高 含 氢 量 气 体 可 以 直 接 作 为 气 体 燃 料 用 于 煮 食 或 锅 炉 。
冰 岛 的 氢 经 济
作 为 第 一 个 追 求 不 须 进 口 化 石 燃 料 的 国 家 ， 冰 岛 一 直 努 力 探 索 氢 经 济 ， 并 试 图 在 2050 年 前 建 立 世 界 上 第 一 个 氢 经 济 体 。 冰 岛 自 从 2003 年 以 来 就 开 始 试 验 在 公 共 巴 士 中 使 用 氢 气 ， 并 利 用 水 力 发 电 和 地 热 发 电 的 电 力 去 电 解 制 氢 。 目 前 正 在 研 究 在 船 舶 中 使 用 氢 气 的 方 法 。 冰 岛 的 目 标 是 在 未 来 让 所 有 的 小 型 汽 车 和 公 共 巴 士 以 及 渔 船 使 用 氢 气 作 为 燃 料 。
欧 洲 的 CUTE 计 划
Clean Urban Transport for Europe (CUTE) 是 欧 盟 的 一 个 计 划 ， 以 在 2001 年 11 月 到 2006 年 5 月 之 间 在 9 个 欧 洲 城 市 内 测 试 燃 料 电 池 公 共 巴 士 。 计 划 的 目 标 是 测 试 使 用 氢 气 作 为 公 共 交 通 燃 料 的 可 行 性 。 9 个 欧 洲 城 市 获 得 经 费 资 助 ， 运 作 27 辆 专 门 设 计 的 燃 料 电 池 公 共 巴 士 ， 并 建 立 地 区 性 的 产 氢 和 充 氢 设 施 。 该 计 划 结 束 以 后 又 有 后 续 的 HyFLEET:CUTE 计 划 ， 更 多 （ 47 辆 ） 的 燃 料 电 池 公 共 巴 士 以 及 欧 洲 以 外 的 城 市 （ 中 国 北 京 和 澳 洲 柏 斯 ） 也 参 与 其 中 。 以 下 网 站 提 供 更 多 的 有 关 资 料 : 此网页的超链接有可能引向由第三方发行或营运的网站。http://www.global-hydrogen-bus-platform.com/
上 图 ： 英 国 伦 敦 使 用 的 燃 料 电 池 公 共 巴 士 （ 2006 年 2 月 ）
氢 经 济 的 组 成 部 件 仍 然 处 在 早 期 的 开 发 阶 段 。 以 氢 气 作 为 燃 料 ， 其 生 产 、 储 存 、 使 用 方 面 的 新 科 技 开 发 并 成 本 降 低 是 发 展 的 关 键 。 另 外 公 众 的 接 受 度 也 是 必 须 考 虑 的 问 题 。
氢 经 济 国 际 合 作 组 织
2003 年 成 立 的 氢 经 济 国 际 合 作 组 织 ， 是 一 个 旨 在 推 动 全 球 迈 向 氢 经 济 的 国 际 机 构 。 氢 经 济 国 际 合 作 组 织 为 参 与 国 提 供 了 一 个 机 制 ， 以 组 织 、 协 调 和 实 施 一 些 与 氢 气 和 燃 料 电 池 技 术 相 关 的 、 有 效 的 、 而 又 专 注 的 国 际 化 研 究 、 开 发 、 示 范 和 商 业 化 应 用 活 动 。
网 址 : 此网页的超链接有可能引向由第三方发行或营运的网站。http://www.iphe.net/
世 界 氢 协 会
世 界 氢 协 会 的 目 标 ， 是 通 过 鼓 励 全 球 的 公 众 对 氢 经 济 的 认 知 ， 改 变 其 国 家 的 能 源 策 略 以 达 到 推 动 氢 气 经 济 的 使 用 ， 并 了 解 其 他 国 家 在 这 方 面 的 情 状 。
网 址 : 此网页的超链接有可能引向由第三方发行或营运的网站。http://www.hydrogen.co.uk/
美 国 能 源 部 氢 计 划
美 国 能 源 部 的 氢 计 划 涉 及 与 工 业 界 、 学 术 界 、 国 家 实 验 室 、 联 邦 和 国 际 组 织 的 合 作 ， 以 :
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打 破 各 种 技 术 上 的 限 制 ， 包 括 氢 气 生 产 、 运 送 和 储 存 ， 以 及 应 用 于 运 输 、 固 定 发 电 及 便 携 装 置 的 等 燃 料 电 池 技 术 ；
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处 理 安 全 问 题 并 制 定 标 准 ；
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透 过 实 际 应 用 去 验 证 和 示 范 氢 气 与 燃 料 电 池 技 术 ； 及
- 为 利 益 相 关 者 作 出 教 育 ， 这 等 人 士 对 对 氢 气 与 燃 料 电 池 技 术 的 接 受 程 度 ， 对 该 等 技 术 在 市 场 中 的 成 败 起 了 关 键 作 用 。
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