氢能源利用和前景

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在氢能源系统中，氢能源的生产是基础；氢能的
储存和运输是大规模应用的关键过程，燃料电池是 核心技术。同电能一样，氢能也可作为一种商品， 并且与电能相辅相成。
氢能源利用技术
概述： 作为一种理想的能源承载体，氢能可以以多种方
式获取。氢能将作为从化石能源到新型可循环能源的 转变的一种过渡能源。氢能源燃料电池具有清洁和灵 活的特点，可应用于各种系统。这也是能源利用的一 直新方式。氢能能够作为中国日后大力发展的能源原 因有以下：1）可代替石油作为新型运输能源；2）作 为一种新的能源承载方式，可提高能源效率：3）清洁 能源；4）可作为一种分布式能源，可提高能源系统系 统和安全性；5）可降低CO2排放。
2. 燃料与氧化剂的循环系统、水管理控制系统、热 管理控制系统都需要进一步优化
3. 电池在长期使用的情况下的可靠性、稳定性和对 环境的适应性都需要进一步提高
4.电池的结构和制备工艺需要改善
不同时间点的科学技术目标
我国将逐步发展运输领域和分散式发电站的建立。根据相关 专家的预测，50年的发展如下： 2008~2020，燃料电池汽车仍处于研发阶段，小规模的商业应用。 在2020年，燃料电池汽车的产量占汽车行业的1%，即150000辆； 燃料电池的分散式发电量可达100000kw，占总发电量的0.014%。 燃料电池汽车的热负荷占汽车行业总热负荷的0.15% 2020~2035，燃料电池汽车将会实现商业价值，处于应用阶 段.2030年产量可达5%~8%（1千万辆）；燃料电池的分散式发电 量达1000000kw，占全行业的0.1%；燃料电池汽车的热负荷占汽 车行业总热负荷的1.5%，即2GW 2035~2050，燃料电池汽车仍处于应用和商业生产阶段，2050年 产量将会占汽车行业的1/3(大于5千万辆)；燃料电池的分散式发 电量达5GW，占全行业的0.25%；燃料电池汽车的热负荷占汽车 行业总热负荷的7.5%，即10GW
核心技术问题
一、高效、清洁、低廉的生产 技术 二、大容量贮存技术 三、燃料电池技术
一、高效、清洁、低廉的生产技术
以大规模化石能源来生产氢能的技术已经非常 成熟。但效率过低仅能达50%~60%的生产率。从实 际应用考虑，生产率必须达到70%，才能保证燃料 电池车利用效率达到40%或者更高（一般的汽油车 的利用效率为15%~30%）。这就需要高效、低成本、 最优化的生产系统。此外，还应加强对氢能源分散 式生产领域的研究，以便可以应用现有的运输方式 来输送原料和成品，例如电力系统、天然气管道、 车辆。现在看来最好的方式是建立氢加油站（加氢 站）和提供分散式资源 。另外 ，应大力发展以其 他可再生能源来支持氢能的生产。
三、燃料电池技术
燃料电池是氢能源利用的最终形式。虽然在当今的 商业应用中，在移动领域有了很多种形式的燃料电池， 但是在分散式的供给站和微型供给方式上的很多关键 技术问题还没有得到解决，想要实现商业价值的进程 也非常缓慢。 面临的问题主要有：
1. 关键组件和材料成本过高（如电解质膜、双极板 和催化剂）
氢能源的利用与至2050年规划
以氢作为能源载体这一构想最早是出现在儒勒. 凡尔纳1874年发表的小说《神秘岛》之中。他在书 中写道：将会有一天，水将会成为一种燃料，氢和 氧元素都将被提取出来单独使用或者聚合使用。这 将会提供无尽的光能和热能，这是连煤都做不到的。 所以，当煤使用光后，水将会成为将来的煤，来用 于供热。
2050年能源路线图
二、大容量贮存技术
氢能的储存是氢能利用技术的一个重要方面。 需要做到安全性高、效率高、体积小、重量轻、密 度大。以现在的状况来看，离实际应用还有很大的 距离。这也是大规模氢能利用的一个瓶颈。所以在 储存机理和初始理论上需要创新，以便能找到新型 的储存-释放方式，并且这能推动整个氢能源利用 的发展。
氢能源是一种清洁的化学能源，因为它在大气
中与氧反应或者燃烧仅生成水。氢能也是一种二次 能源，像电能一样，不能直接得到，需要其他的一 次能源来生产。
氢能源有很多特点：它能和其他现有的能源系
统相匹配；易于实现到电能和热能的转化；有多种 形式可以生产氢能源；转化率高；无CO2排放。所 以氢能源可以作为现在的化石能源到未来可再生新 型能源的一个桥梁。以便实现未来的能源系统可持 续性和循环性。