本文2019年十一月十一日刊發(fā)于《我國科學(xué)報》第7版能源化工，作者楊裕生系我國工程院院士楊裕生。

今年以來，隨著國家及地方對氫能源支持力度的加大，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景備受期待，氫能是終極能源的聲音也在多個場合聽到。不過，在筆者看來，氫能的獲取，有限度、有難度，并不是那么輕巧?？蒲腥藛T應(yīng)該在這方面多做些實事求是的分析，而不要炒作和鼓噪，以免誤導(dǎo)公眾。

1/原料氫氣是不少，但不是規(guī)模能源

首先，自然界沒有單質(zhì)氫氣可以開采，必須從含氫物質(zhì)中提取。提取氫氣的目的原本是用作化工原料，而用作能源的歷史則很短。我國有些氫能工作者將化工原料氫氣的產(chǎn)能也算進(jìn)能源氫氣的產(chǎn)能，難免有自壯聲勢之嫌，也容易引起人們的錯覺。

例如，有人說：我國煤化工行業(yè)有近千臺氣化爐在運行，合成氣總量超過3000萬方/小時，廣泛分布于我國各地區(qū)，可以為各地的氫燃料電池新能源汽車的規(guī)模化示范運行供應(yīng)有力支持。這就是典型的誤導(dǎo)。且不說合成氣中高含量一氧化碳的分離是否經(jīng)濟可行，氫燃料電池新能源汽車規(guī)?；脷浜?，煤化工生產(chǎn)還要不要正常運行？！

原料氫氣和能源氫氣，雖然都是氫氣，但是原料氫氣只有在不影響其原來生產(chǎn)使用的前提下，才能拿出一小部分用作能源，其量是十分有限的。更何況，現(xiàn)在工業(yè)產(chǎn)氫消耗的基本是化石能源，排放嚴(yán)重，不是清潔的氫能。假如燃料電池用這種氫氣，豈不壞了自己清潔能源的美名？

2/氫能利用要講究轉(zhuǎn)化效率和經(jīng)濟效益

氫能不是一次能源，它像電能一樣屬于二次能源，要由一次能源轉(zhuǎn)化而來。這一轉(zhuǎn)化過程是要消耗能量的，而且同時必然鋰離子電池有一部分能量要變?yōu)閺U能，所以必須講究能量轉(zhuǎn)換效率。能量轉(zhuǎn)換是要花錢的，所以還必須講究經(jīng)濟效率。

從電網(wǎng)上取電通過電解水制氫的能量轉(zhuǎn)換效率較高，約達(dá)85%。將氫在燃料電池中發(fā)電，能量轉(zhuǎn)換效率約50%，電-氫-電的能量轉(zhuǎn)換總效率稍大于40%。于是有人就說氫能燃料電池電動汽車的能量轉(zhuǎn)換效率很高。殊不知，他們有意無意地不談如下的一系列折扣：燃料電池自身消耗的電能、氫氣從電解池的低壓狀態(tài)壓縮到輸送的高壓狀態(tài)消耗的能量、輸送高壓氫氣到加氫站所消耗的能量、加氫站給車上儲氫罐充氫所消耗的能量等等。如此七折八扣，電解水制氫所耗的一度電送到車上電動機，粗略算來只剩不到0.3度。

假如從電網(wǎng)上取電一度，經(jīng)充電器的AC-DC變換和車上電池的充電放電，兩環(huán)節(jié)的能量轉(zhuǎn)換效率都在95%左右，送到電動汽車上電動機的電能將近0.9度。近三倍的能量轉(zhuǎn)換效率差別一目了然，意味著節(jié)能減排效果相差懸殊。能量轉(zhuǎn)換效率既然不高，經(jīng)濟效率也不會樂觀?？梢?，從發(fā)展電動汽車節(jié)能減排的初心考慮，由電網(wǎng)上取電-電解水制氫-氫能燃料電池的路線是不可取的。

高溫氣冷堆也被說成可用以制氫。其實，用高昂的進(jìn)口氦氣作為工質(zhì)的高溫氣冷堆發(fā)電，經(jīng)濟性本來就在推敲之中，現(xiàn)在卻要將千度的高溫?zé)徜囯x子電池廠家能取出來分解水制氫而不用去發(fā)電，要么是沒事找事，要么就是為建高溫氣冷堆拼湊理由。

3/我國輸氫遠(yuǎn)不及輸電合理

有些人提出，可用三北地區(qū)的棄風(fēng)棄光的電來電解水制氫，而且還舉出德國用風(fēng)能發(fā)電、電解水制氫的例子，證明這條路線可行。

但是，第一，我國三北地區(qū)的棄風(fēng)、棄光電解出的氫，在三北地區(qū)是消耗不了的，必須遠(yuǎn)距離輸送到燃料電池電動汽車盛行的地區(qū)，耗能自不在話下，而高壓純氫對管道鋼的氫脆更是一個難關(guān)。第二，我們還要看到，我國三北地區(qū)的棄風(fēng)棄光是不正常、短時間的現(xiàn)象，一旦造成這種現(xiàn)象的人為和技術(shù)原因消除了，也就無棄風(fēng)棄光可用了，因為輸電相比于輸氫，無論是設(shè)備的建設(shè)還是運行，都要合理得多。第三，德國為了減少對進(jìn)口天然氣的依賴，用可再生能源發(fā)電、電解水制氫，將氫氣摻入天然氣中作燃料，濃度不超過10%，不存在高壓純氫對管道鋼的氫脆問題。而且，德國國土東西寬不過500公里、南北長700余公里，天然氣管道密布，沒有我國三北地區(qū)與燃料電池可能盛行地區(qū)間的長距離輸送問題。在德國合理可行，不等于在我國亦然。

4/利用副產(chǎn)氫難度不小

還有人提出，我們可將副產(chǎn)氫用于燃料電池。對此，原則上我完全贊成，但賬到底怎么算要商榷，因為不是所有副產(chǎn)氫都可用于燃料電池。今年七月一日起開始執(zhí)行的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T37244-2018《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用鉅大鋰電燃料氫氣》，規(guī)定了質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣的雜質(zhì)含量要求，其中最重要的是一氧化碳體積分?jǐn)?shù)應(yīng)不大于0.2×10-6。

以焦?fàn)t煉焦行業(yè)為例，要將焦?fàn)t煤氣中的幾項重要雜質(zhì)降到GB/T37244-2018的指標(biāo)，尤其是5%～8%的一氧化碳降低到千萬分之二，不僅要解決一系列技術(shù)難題，還要消耗大量的能量。

最現(xiàn)實的是氯堿工業(yè)的副產(chǎn)氫。據(jù)說，2017年全國放空的氯堿工業(yè)的副產(chǎn)氫為25萬噸。此氣不含一氧化碳，改放空為利用，適合于燃料電池。此外，丙烷脫氫、乙烷裂解等工業(yè)也有數(shù)量相當(dāng)?shù)母碑a(chǎn)氫。假如輸送距離不遠(yuǎn)，在燃料電池電動汽車的演示階段，這些副產(chǎn)氫綽綽有余。遺憾的是，這些副產(chǎn)氫的數(shù)量，遠(yuǎn)不足以擔(dān)當(dāng)未來終極能源的重任。

5/氫能是終極能源命題不成立

氫能是終極能源是美國前總統(tǒng)布什當(dāng)政時首先提出的。在筆者看來，能源發(fā)展是沒有終極的。難道有了氫能之后能源就不發(fā)展了嗎？未來人們的節(jié)能減排意識將進(jìn)一步加強，更加綠色的能源、更高效的能量轉(zhuǎn)換方法，將是人類不斷的追求。

氫能是終極能源，還可理解為人類將來用的能源全部是氫能。這顯然是脫離實際的。即使說汽車完全用氫能，按我國未來50%的人均汽車保有量計算，7億輛車、年用氫10億噸，既沒有這個可能，更沒有這個必要。畢竟關(guān)于大多數(shù)電動汽車而言，直接用電網(wǎng)的電會更方便、更合算，何況還有其它能源可用，還有燃料電池自身的弱點引起的競爭力不強問題。

應(yīng)該相信，隨著氫氣提純技術(shù)的進(jìn)步，其能耗和成本會不斷下降，可用的副產(chǎn)氫數(shù)量會有所新增，天花板會有所升高。但是，也應(yīng)該相信，天花板肯定是有的，氫能是終極能源的命題是不成立的。

真正清潔而又經(jīng)濟可用的氫能并不豐富，與幾億輛汽車所需的能源相比，它只是個零頭而已?，F(xiàn)在有些人已不認(rèn)可氫能是終極能源了，但他們設(shè)想，未來燃料電池電鋰離子電池動車會占汽車的20%~30%。而按我上述的分析，樂觀一些的估計氫能燃料電池電動汽車在未來汽車中的占比不會超過5%。

當(dāng)然，氫能即使是個零頭，也該用好。為此，科研人員應(yīng)該多做些實事求是的分析，而不要炒作和鼓噪，以免誤導(dǎo)公眾和官員。