「深度」破解能源危機的金鑰匙是什麼?

如今,空氣汙染、溫室效應、氣候變化,令石油、煤炭等傳統化石能源失去昔日光環;消耗巨大、儲量有限,更是讓能源危機的陰影籠罩世界。

我國作為世界最大的發展中國家,能源需求仍在持續增長,能源消費結構也存在較大問題。2018年,我國能源消費中煤炭佔59.0%。石油和天然氣雖然比重較小,但是對外依存度很高。貧油、少氣、煤炭較多,我們如何充分發掘煤炭的潛力,保障能源安全?黑色的煤炭能否給我們帶來綠色的驚喜?

迎接能源革命,新能源百花齊放,氫能更是備受矚目,甚至被譽為解決未來人類能源危機的終極方案。然而,目前氫能技術尚未成熟,還面臨成本高,效率低等諸多難題,氫能社會離我們還有相當距離。氫能發展目前遭遇到哪些技術瓶頸?我們該如何突破?

面對重重難題,催化技術被寄予厚望。催化是一種化學作用,它可以改變化學反應的難易程度和速度,是自然界中普遍存在的重要現象。比如消化、發酵等過程都離不開各種酶的催化。而在工業生產中,絕大多數化學反應也都是在催化劑的作用下進行的。那在能源領域,催化技術如何大顯身手?如何通過催化技術破解現實中的種種能源難題?


《中國經濟大講堂》特別策劃“奮鬥在科技前沿”系列節目,特邀重量級嘉賓中國科學技術大學校長、中國科學院院士包信和為您深度解讀《破解能源危機的金鑰匙是什麼?》


嘉賓簡介


「深度」破解能源危機的金鑰匙是什麼?


包信和,中國科學技術大學校長、中國科學院院士。他長期從事催化基礎理論研究和新型催化材料的創制,以及能源清潔高效轉化過程的研發,在納米催化基礎、天然氣和煤基合成氣高效轉化等方面取得了一系列重要研究成果,多次獲得國內外學術獎勵。面對我國“貧油、少氣、相對富煤”的狀況,他立志未來能夠像加工石油那樣加工煤炭。為了這個目標,他偏於一隅,甘坐15年冷板凳。研究成果顛覆了90多年來煤化工一直沿襲的傳統路線,有望使煤化工水耗和能耗大幅降低,被業界譽為煤轉化領域“里程碑式的重大突破”。


「深度」破解能源危機的金鑰匙是什麼?


今天我想從科技工作者的角度跟大家討論一下,關於經濟與生態環境的協調發展。


好多環境問題都是和能源有關係的,能源又離不開化學。那麼我們現在從化學家的角度來看,未來的能源世界會是一個什麼樣子呢?在綠色可持續發展當中,化學到底能做些什麼事?這裡面最重要的一件事情就是催化科學。我們都是搞化學的,我們很自豪。我們一直都在講化學是中心科學,我們生活在一個化學時代。


在整個能源環境當中,實際上我們化學一直在做的就是這三個元素:一個是碳,一個是氫,一個是氧。碳跟氧結合,氧多了就是二氧化碳;碳跟氫結合起來就是烴類,烴類就是我們的油品,我們的化學品;氫跟氧結合起來就是水,或者就是其它一個水,我們化學基本上就是做這樣一件事兒。


催化是化學當中的一個非常重要的領域。大家可以看到,不管是電解水也好,轉化反應也好,處理二氧化碳也好,沒有哪一件事情會離開催化這件事。


催化如何促進綠色經濟的發展,要聚焦在這三個方面:一個就是化石資源的優化利用,就是我怎麼把化石資源利用好;第二個事情就是我們有沒有可能把二氧化碳利用起來;第三個事情,也是現在大家比較關心的事情,就是氫能做燃料電池,我們到底怎麼看這樣一件事兒。首先來看看我們國家整個的能源環境,關於綠色發展都遇到了哪些挑戰?


「深度」破解能源危機的金鑰匙是什麼?


“貧油、少氣”,如何通過催化發掘煤炭的巨大潛力?


世界上能源結構的比例是三分之一左右是煤,三分之一左右是石油,再三分之一左右是天然氣,大概還有一部分是可再生能源。但是對於中國來說,情況就不一樣了。


中國在能源結構中長期以來一直是以煤為主導的,甚至有些地方的煤可以達到80%。但通過現在這幾年的變化,我們使用煤的情況在能源結構裡面的佔比逐步降低了,去年煤的使用大概就佔到60%左右。按照現在石油開採的量,中國探明的可開採的石油大概可以採十二年,天然氣大概是三十年左右,煤多一點,大概就是四、五十年的樣子,或者是更多一點。


而從對外依存度來看。比如說現在我去加一箱油,70%左右是進口的,30%是我們中國自己開出來的;天然氣大概45%左右是進口的, 50%左右是我們自己開出來的。中國的能源強度非常高,能源強度是什麼意思呢?一萬美元的GDP(國內生產總值),我們中國消耗的能源跟國外消耗的能源不是可比的。本世紀初的時候,我們消耗的能源大概是日本的8—10倍。也就是說,我們生產一萬美元的GDP(國內生產總值),我們消耗比如說是8份的煤,日本人可能就消耗1份的煤。

所以我們的效率確實是非常之差的,再加上由於燒煤這個事兒,對我們的空氣、水的汙染非常之大。


到底中國怎麼發展?從2000年到2018年中國石油、天然氣的對外依存度數據來看,所謂依存度,就是我們到底要進口多少?2018年我們進口的天然氣大概是45%,進口的石油依存度大概是70%。但我們現在一年開發多少油呢?大概最大的產出量不到2億噸,現在差不多1.9億噸這個樣子,但我們要用到6億噸這樣的油。接下來我們肯定是開發不了這麼多,但對於中國來說,真正資源佔比比較大的,相對來講就是煤。


自然界有它的一個安排,中東那一塊油多,中國這一塊相對來講就是煤多。有些煤礦裡面,十幾米全是煤,就堆在那個地方,我們再用機器去把它挖出來就是煤,而且就是好煤。所以對我們中國來講,有一件事情是很有必要做的,而且是戰略性的,就是怎麼把我們已有的資源,把我們的煤變成我們有少的油、天然氣或者我們的化學品。這塊東西美國人不做,因為他們的油、天然氣很多,它根本不會要用煤來做這個事兒。歐洲人做不做呢?歐洲人也不做。所以實際上這一塊東西,就是非常有中國特色的,我們是一定要將此作為我們戰略的儲備。


但做完以後是不是馬上就開成工廠大量生產?這個不一定,要看經濟情況。經濟有需求我就用它,經濟沒有需求我就不去用,但是我們一定要知道怎麼做能把煤變成油,或者變成化學品,這個是我們一直在做的。我想我們在座的可能也有很多人也在做這件事,而且這件事情還是中國人做得最好。比如煤制油這一塊,我們中國16萬噸年產量,煤制油做了好多,我們中國最大的一個煤制油的工廠在寧夏的寧東這塊地方。最大的一個裝置一年可以供我們生產400萬噸油,這個量就是很大的。


中國還做了一件事就是把煤先變成甲醇,然後再把甲醇變成烯烴。烯烴是一種碳和氫組成的化合物,它是重要的化工基礎原料。廣泛用於生產塑料、橡膠、服裝、汽車、傢俱、裝飾材料、包裝材料等多種產品。在工業上,烯烴主要通過石油裂解來生產,也可以通過甲醇、乙醇等其他原料等製取。如果能直接利用煤生產烯烴,可以大大降低石油的消耗。


煤變成甲醇以後,再把甲醇變成烯烴,然後再把它變成聚烯烴,整個這是一個產業鏈。以前烯烴我們都是怎麼來的呢?都是煉油過程當中產生的石腦油,把石腦油裂解變成烯烴。10噸的原油大概可以煉3噸的石腦油,3噸的石腦油可以煉一噸的烯烴,10噸的原油才能搞出一噸烯烴來。我們中國大概一年消耗烯烴大概就4000萬噸左右,也就是說煉油能力就要到4億噸才能夠做這樣一件事。現在呢大家可以看到,有1000多萬噸我們可以從煤中來,這解決了很大的一個問題了。所以這個對中國人來說是很重要的。


但是一談到煤這件事吧,好多地方都打怵,為什麼打怵呢?一個是因為煤有汙染,一個就是中國還缺水。大家都知道,可能有些人對這個煤化工瞭解,要搞煤化工它一定要用水。我們到底怎麼來解決這樣一個問題?那麼我先給大家看一看煤是一個什麼樣的東西,別以為煤就是個炭,不是的。你要把煤仔仔細細看到裡面,它有很多分子。自然界經過光合作用,把二氧化碳跟水什麼東西弄在一起,氫同碳弄在一起就變成不同的芳烴。這樣一個烴的分子後面再埋在地下去以後,這些分子慢慢就在這個裡面了,這些分子好多都是我們需要的。


那麼大家在想,有沒有可能直接把煤用催化劑把它像剪刀一樣剪下來,變成我們需要的東西呢?大家知道,石油煉製它是用催化劑把這個油品剪斷以後,拿出我們需要的東西來。那麼哪一天有沒有可能這個煤也找到一個催化劑,或者怎麼樣把它剪斷,不就是我們需要的東西了嗎?


1924年,有兩個德國人,一個叫弗朗茲·費歇爾,一個叫漢斯·託羅普施,他們就把這個過程弄出來,叫“費託過程”。九十多年來,一直是這樣一個過程。“費託過程”是怎麼做的呢?是用一個水跟這個一氧化碳反應,變成了一個氫氣加二氧化碳,就是水煤氣變化反應。那接下來再用這個氫氣把這個一氧化碳的氧給拿掉,變成了水,一氧化碳跟氫反應就變成了CH2(低碳烯烴)。那我們現在做了個什麼事呢,這十幾年我們就做了一件事兒,就是不用費託反應這個催化劑了,而用另外一種氧化物作為催化劑。就直接用催化劑把這個一氧化碳跟這個氧反應,變成了二氧化碳,這個碳跟這個氫反應變成了這個東西。那麼一個優點就是不用水了,再循環是沒有了;還有一個優點就是把這三步的反應最後就變成一步了。


現在世界上做得最好的,比如說做烯烴,也就做到58%的低碳烴選擇性。那我們就用這個反應去做,因為它選擇性高了嘛,它一下可以做到百分之九十幾的低碳烴選擇性。大家知道,這個百分五十八同百分九十幾可是差別很大了。這件事情出來以後,我們不光是就做這樣一個反應,我們把這個概念進一步推廣,它實際上是一個平臺,最起碼可以少用水,少排二氧化碳,少耗能,因為這個過程就節能,而且它的反應選擇性高。所以這個過程也就是一個綠色的過程,我為什麼講催化能夠來支撐綠色發展呢?支撐這個協調發展呢?那這個也就是我們做的一件事,就通過催化在煤化工當中來支撐綠色發展這樣一件事。


「深度」破解能源危機的金鑰匙是什麼?

全球變暖已成為制約人類經濟社會可持續發展的重要障礙,溫室氣體排放將導致全球平均氣溫上升,引發冰蓋融化、極端天氣和海平面上升,危及人類生存。二氧化碳是當今最主要的溫室氣體,也是人類面臨的最大挑戰之一,聯合國專門針對二氧化碳減排進行過諸多努力。但是,在科學家眼中,二氧化碳除了危害,還是一種儲量豐富的“碳源”,如果能借助科技手段將其“變廢為寶”,不僅能緩解碳排放引發的溫室效應,還將循環利用,成為理想的能源補充形式。如何將溫室效應的元兇,變成我們可持續發展的資源呢?

「深度」破解能源危機的金鑰匙是什麼?


催化能否將溫室氣體二氧化碳變廢為寶?


什麼叫溫室效應?我們小時候在鄉下買棒冰,賣棒冰的人會把這些棒冰擺在一個箱子裡,上面用被子把它蓋好,當有人來買了,幾分錢一根就拿走了。我小時候就一直就想不大通,為什麼要把棒冰用被子蓋起來呢?棒冰不是怕熱嗎?用被子蓋起來不是更熱了嗎?因為我們平常都有這種印象,我們冬天天冷才蓋被子,為什麼要把棒冰蓋著被子拿出來賣呢?我後來慢慢就知道了,實際上,蓋被子是為了隔熱,使熱量不散發出去,達到保溫的效果。所以現在大家就認為,二氧化碳多了以後,就在我們的大氣層上面產生一個像被子一樣的東西,把地球給蓋上了。但地球的能量從哪來的呢?是從太陽來的,太陽的能量有很大的一部分是要通過紅外光散發到大氣當中去的,以此來保持地球溫度基本平衡。那麼,假如說給地球蓋上一個“被子”,不管厚的、薄的,那來自太陽的能量散發起來不就是難了嗎?地球溫度不就增加了嗎?所以根據這個理論就說,二氧化碳是溫室氣體。


世界上大概一年要將400億噸左右的二氧化碳排放到大氣當中去。早年中國的二氧化碳排放量是非常低的,總量非常低,人均排放就更低,那個時候歐美這些發達國家排放的量是很大的。這幾年以後,這個量慢慢在增加。改革開放以後,在經濟有了大的飛躍以後,我們的二氧化碳排放量是非常大的。根據統計,到2018年的數據來看,中國每年要排100億噸左右的二氧化碳,其中工業排放的二氧化碳特別多,以煤為主的這樣一個能源結構使中國在環境方面的壓力非常大。


國際社會就坐在一起商量,大家認準了二氧化碳是溫室氣體,它會對地球的溫升包括環境有很大的影響。那麼大家就在考慮要限制二氧化碳的排放。西方人就說要先限制,先把一個總量控制好,先把該減的減下來。所以,不管是《巴黎協定》也好,氣候談判也好,中國都在其中發揮了很大的作用。最後我們中國認為,西方發展得比較早,而二氧化碳在大氣層中可能都是經過百年或者幾百年排放的積累了。那麼,現在中國要發展了,而西方突然限制了,我們就變成不能排放了。曾經有一段時間飛機飛到歐洲去要收碳稅的,不收碳稅就不讓飛機降落,因為飛機排放二氧化碳。所以,萬一未來哪一天世界上都說二氧化碳是一個問題,中國人排放了三分之一的二氧化碳,一定要收中國人的稅,我們還真沒辦法解決,是吧?


大家又在說了,我能不能用能源,但是不排二氧化碳呢?但是我們知道,只要是用了化石能源,碳加氧總要產生二氧化碳。一噸的煤就要排放兩、三噸以上的二氧化碳。還有人說,二氧化碳是能量來的,那麼我就少用能,但少用能的話對發展來說是不是就有問題了呢?我們中國就想對國際社會承諾,二氧化碳排放與發展是有關係的,但並不是說少排了二氧化碳發展就一定慢了。從這個地方來看,減少二氧化碳的排放和發展之間的關係也不是完全對應的,也就是說我們還是要想辦法用可再生能源,少排二氧化碳,這樣就對國際社會、對大家都有好處。


但是現在假如說可用的可再生能源也不多,現在二氧化碳也都排出來了,或者馬上還要排二氧化碳怎麼辦呢?美國人就想了個辦法,叫CCS,即二氧化碳捕獲和封存技術,將產生的二氧化碳收集起來,把它變純了之後再把它壓縮。我們不是已經開了那麼多煤礦嗎?我們最後能不能把這些壓縮的二氧化碳藏到礦井裡面去,或者藏到岩石裡面去?還有人說藏到海底去。美國人用的這個方法叫CCS(二氧化碳捕獲和封存技術),要花很多錢,大家都在做這件事。


大家判斷一下,將壓縮的二氧化碳擺到岩層下面去或者擺到什麼地方去,這個事情是不是靠譜呢?當然要是保存得好的話也是蠻好的。但萬一哪天地震了或者什發生什麼自然災害呢?關鍵問題是什麼呢?就是費用特別大,大到什麼程度呢?比如說,我們現在最高的發電廠的能源效率大概是50%左右,一半的廢熱散掉了,還有一半就是發電了。假如用這個方法去弄,以後發電效率就變成40%,也就說有10%的能源都去處理二氧化碳了,那這個事情到底是不是合適呢?


但是現在也在研究,也沒有哪個地方大規模地做這件事。但馬上就會有人問了,我們能不能把二氧化碳用起來呢?最近還有人在做什麼事呢?就是在電催化轉化上面二氧化碳加甲烷這兩個共轉化以後,變成化學品甲醇,將來再變成乙烯、乙醇這樣的東西。假如說未來直接用電把二氧化碳在電極上面用水或者甲烷這樣東西,就能變成我們需要的化學品,我認為這個過程還是可行的。因為電化學過程規模做得比較大的,而且它的法拉第效率相對講比較高,專一性比較強。實際上重要的一件事情是什麼呢?就是把二氧化碳轉化這件事可以看成一個儲能的過程。也就是說,你把風能弄來,把二氧化碳變成甲醇,實際上就是把這個光電風產生的電能,最後就變成了甲醇,把能量儲存到甲醇裡面,甲醇再一燃燒就獲得能量了。


很多人就暢想,未來有沒有可能做成一個樹葉,因為樹葉是通過光合作用把水、二氧化碳變成我們需要的烴類了。那麼未來有沒有可能用人造樹葉直接進行轉化?還有人就用一個光反應器,直接把二氧化碳、水加進去,光一照,在催化劑上面,我們就可以得到燃料、油品。這些有沒有可能在可再生能源場景下轉化二氧化碳呢?我自己認為是可能的,但什麼時候能實現就不知道了,就得要靠大家來共同做這個事兒。我想大家都是任重道遠,這個事情在科學上都是可行的,但怎麼把這些事情變成一個實際的過程,要大家去費很多勁來做這件事,所以這是一個美好的願景。


「深度」破解能源危機的金鑰匙是什麼?

人類對能源的追求永無止境,而各種新銳能源正演繹著各自的風雲,試圖在未來的能源體系中佔據主導地位,氫能就是其中之一,它被稱為21世紀的終極能源。在人們的期待中,氫能取之不盡、清潔高效,還不會產生二氧化碳這種溫室氣體,不會有化石能源的枯竭焦慮。

2018年我國將氫能源及燃料電池的產業定為發展元年,日本也成為全球首個將氫能發展定為國家戰略的國家。但是,不可否認的是,現在的氫能還不是最方便、最實用的能源,很多卡脖子的技術問題還制約著氫能的廣泛應用。未來,我們如何解決氫氣主要依靠化石能源製備的問題?怎樣突破氫燃料電池的耐久性和氫氣的儲存問題?2050年,將氫氣作為新能源的願景能否實現?

「深度」破解能源危機的金鑰匙是什麼?


催化能否助力氫能社會早日到來?


現在社會上一直在講氫能,還有氫能經濟、氫能社會,都在講這樣的事情。但是我們搞化學的人要有個判斷,氫能到底會是怎麼樣?未來會怎麼走?在什麼情況之下我們才能說氫能這件事?


我們看看氫能到底是怎麼一回事。


當能源碳跟氧反應,比如說當空氣和汽油、柴油等燃料一混合,遇到火花就會發爆炸,這樣的爆炸在氣缸內進行,會產生高溫高壓的燃氣,推動活塞做功,內燃機就是這樣來的,它所產生能量大概效率是是百分之三十幾這個樣子,還有百分之六十幾就損失掉了。


碳是自然界裡就有的,我們是能夠挖出碳來的,但是它產生溫室氣體——二氧化碳。所以大家可以看到,自然界它還是很平衡、很公平的,有的東西一定會相應產生不好的東西出來。


氫很好,跟氧一反應就能生成水,但是問題就是在自然界當中,氫是不存在的。氫可以用於燃料電池,而且它的運行效率很高,可以達到60%,但是自然界當中沒有氫氣。我們從沒聽說有人可以在什麼地方挖到一個氫氣礦出來。所以,雖然氫能的利用會產生水,沒有汙染,但是氫這個原料在自然界是沒有的。


為什麼人們會想到利用氫這回事呢?大家可以看到,從我們人類的能源發展來講,最早是木材,木材基本上就是碳,也含有一點點氫;後面是煤炭,煤炭裡面大概是兩分碳一分氫;再到後面發展到石油,石油大概是兩分氫一分碳;再後面就是天然氣,天然氣是四分氫一分碳。從這個發展過程看下來,基本上人類的能源發展是逐步向氫碳比高的方向邁進的。


氫氣在自然界當中是沒有的,但是水通過電解可以產生氫氣,而且它可以跟可再生能源連在一起。有這些條件以後,大家就認為氫可能是未來非常重要的一個能源。未來,氫能在我們的能源體系當中可能會起到什麼樣的作用?現在的能源體系是怎麼做的呢?化石能源,我們可以把它變成液體材料,像油這樣的東西,最後到終端用戶。還有一個很重要的事兒,就是化石能源可以發電,變成電能以後到終端用戶。但我想未來再怎麼變,電總不會少,核能也好,光也好,風也好,電是不能少的。


但是電力能不能開飛機呢?現在還沒有這樣的飛機。假如說未來有了氫燃料電池可以開飛機、開船,就類似於跟油差不多一樣的道理了。所以在未來能源體系當中,氫就有可能替代現在液體燃料的角色。要把氫能這一塊做起來,會有個很長的產業鏈。

首先自然界是沒有氫氣的,你要製備出氫氣出來,接下來儲存、轉換、應用。所以大家可以看到,整個一個產業鏈有好多作研究的人在做這麼一件事。比如製備過程,制氫的方法很多,通過化石能源 、水電解、化工原料、工業尾氣等。全世界一年大概用5000億立方米的氫氣,非常遺憾的是在這個制氫結構當中,4%是從可再生能源來的,96%是化石能源來的。使用化石能源就要排放二氧化碳,所以,要想發展氫能經濟燃料電池,就一定要跟可再生能源連起來。


未來可以從可再生能源發展,用光、風、核能把水電解變成氫,只有在這個時候,整個氫能才能夠被利用起來。所以我要套用一句廣告詞,自然界當中實際上是沒有氫的,沒有氫能的,氫能實際上就是可再生能源的搬運工,把可再生能源從這裡搬到那裡而已。


那麼氫能利用我們到底有什麼卡脖子的事情?搞了這麼長時間,為什麼就沒有搞起來呢?這個問題到底在哪裡呢?


大家可以看到,一個是製造技術, 怎麼把燃料電池製造得非常之可靠。氫跟氧在這個燃料電池上面它是不反應的,它一定要有催化劑。催化劑是什麼呢?貴金屬催化劑,用鉑、鈀、釕這樣的東西。這個貴金屬呢,它是吸附氫或者吸附氧,解離以後呢,氫氧才在表面反應,反應以後再電子傳遞才會發電。所以大概算了算,現在最好的就是這樣一個技術,依靠現在的條件,一部車子大概需要50克左右的鉑。你們現在誰有一個白金的項鍊或者一個戒指,50克重也不這麼容易吧?搞一個車子就要50克。出點錢倒沒什麼問題,比如現在有錢的,50克能有多少錢呢?50克,我估計可能幾萬塊錢,可能也能拿下來吧?是不是?也不一定算什麼,但是這些貴金屬自然界中沒有這麼多量,所以就有問題。所以就出來一個什麼研究呢?非貴金屬催化劑做燃料電池。


燃料電池的耐久性問題,已經獲得了比較好的突破。原來為什麼有這個問題呢?就是燃料電池在實驗室做,做3000小時5000小時,一點問題沒有,但是一放到車上去開,一兩千小時就不行了。為什麼就不行了呢?燃料電池它是要吸空氣的,不是嗎?空氣裡面有粒子,粒子裡面就有金屬,貴金屬,還有硫。這種東西一吸進去以後,燃料電池的催化劑,它就慢慢就中毒了。就因為這些東西,膜也就堵塞起來了,催化劑就中毒了。本來在實驗室搞得好好的,到這個地方就不行了。


接下來一個很重要的一個事情就是儲氫。這個氫大家知道,實驗室也有儲氫的鋼瓶。氫是很輕的,是不是?你要把這個氫帶到車上去,你可不能弄太大的東西,你一定要把它弄得很小。現在有三個辦法,把它弄得很小。


一個辦法是壓縮氫,就把氫壓在鋼瓶裡。我們現在不是用鋼瓶嗎?但我們實驗室的鋼瓶大概是130個大氣壓、150個大氣壓,在實驗室裡很少有超過200個大氣壓的。據說車子上中國現在已經在搞標準,在搞350個大氣壓,日本人是搞多少呢?700個大氣壓。大家可以看到,700個大氣壓同300個大氣壓就差一倍多一點,同這個150個大氣壓相比就差5倍,是不是?也就說,150大氣壓的鋼瓶,儲存的氫在車上可以跑100公里,假如700個大氣壓,同樣的鋼瓶儲存的氫可以跑差不多500公里。所以儲氫相對比較好的還是氫瓶,現在基本上世界範圍之內都是這麼幹。


第二個事情是什麼呢?就把氫冷卻下來,變成液氫。冷卻下來到這個地方呢,再把它釋放這個出來。這個氫密度是很高的,但是安全性差,而且它要耗很多能量,把它冷卻下來。而且在行駛過程當中,還得防止瓶子漏氣了,一漏氣以後熱量就進去了,接著就放出來,可能就得爆炸了。假如說這個壓力太高了,它不就爆炸了嗎?所以安全性這地方還有問題。


第三個事情,這都是我們化學搞的,材料儲氫。各式各樣的儲氫材料,高分子的也有,金屬的也有,用納米碳管的也有,什麼東西都有。但非常遺憾,迄今為止重量百分比都沒有達到6%。也就說,100公斤的儲氫材料,都儲不了6公斤的氫,儲氫的效率是太低了!假如有一天,儲氫能達到10%這個樣子就好了。因為它壓力也不高,是吧?就儲在這個裡面。所以,燃料電池要做起來以後,儲氫的這個事情還得要考慮,你不考慮你是沒辦法走下去的。


日本人最近氫能推廣得很厲害,大家可能也都知道,日本人已經做到什麼程度呢?到2040年它要普及,2020年就有4萬臺。大家可以看到,日本人是用700大氣壓儲氫的,大概儲氫的重量比是7.5%。那麼也就是說,這裡面如果用個大的瓶子,它可以走得很遠。那麼它的行駛里程,據說到2040年的時候,可以跑1000公里。大家想一想,假如加一次氣跑1000公里,倒也是蠻好的,是吧?


我們中國從奧運會開始就有燃料電池車的示範,從上海的那個世博會開始,一直在作這樣一個示範,包括現在還在作這個示範,一直在做,做得也是蠻好的。但是還是有很多問題,特別是制氫。大家知道,張家口我們2022年是要搞冬奧會的,冬奧會裡面就希望能夠推氫能燃料電池這樣一個事兒,所以最近他們就在搞一個項目,就是用這個風同太陽能產生電,電解水制氫,制氫以後就運行在燃料電池車子。這件事情假如做成了以後,我認為意義還是很大的,經濟上可能馬上起不到作用,到不了經濟實用這樣的程度,但最起碼為未來作了個示範。


所以中國也有個目標,到2035年,中國希望一公斤的氫能夠降到25塊錢。一公斤氫大概就是11立方米左右,現在跑得好的車子,據說一公斤氫可以跑100公里不到一點。大家知道油現在多少錢一升呢?可能是六、七塊錢左右一升,是不是?那麼一升油大概能跑多遠呢?小車大概一般跑100公里,好的車子耗油大概五、六升的樣子,大型的SUV,可能就要15升這個樣子,那麼就是要60塊錢,是吧?那假如百公里消耗氫氣能夠變到一公斤,跑100公里25塊錢,就是跑50塊錢,我認為也是合算的。




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