小时候上化学课,我们会学到一个化学元素---氢(Hydrogenium),元素符号是H。
氢是一个比较神奇又神秘的元素,人们发现氢已经有400多年历史了,400多年前瑞士科学家巴拉塞尔斯把铁片放进硫酸中,发现放出许多气泡,可是当时人们并不认识这种气体。1766年,英国化学家亨利卡文迪什对这种气体十分感兴趣,发现它非常轻,只有同体积气体质量的6%,并能在空气中燃烧成水。1777年,法国化学家拉瓦锡经过仔细研究,才真正把这种物质取名叫氢(H)。
现代化学之父---安托万-洛朗·拉瓦锡
氢是宇宙中分布最广泛,含量最多的元素,没有之一。氢的总质量约占宇宙中所有重子质量的70%以上,原子数量占到了90%以上。太阳有73.46%的质量是氢,不仅是太阳,宇宙中绝大多数的恒星基本上都是一颗颗巨大的氢气球。
人类面对如此丰富的元素,我们都能做些什么呢?医学、化工、电子、冶金、航天、轻工业等等太多领域,那我们今天主要聊一聊能源领域里的----氢能。
2019年全球能源结构表
中国是全球二氧化碳排放最大的国家,碳排放最大的领域在发电、取暖、工业、尾气等,可能有些人要说了,我们近些年来大力推动的电能产业尤其是电动车,难道没有从根上解决碳排放吗?答案是:是的,我们大部分的发电是通过烧煤发出来的,将汽车的能源变成发电,大多数只是换了一个漂亮的衣服,当然我们近些年来通过不断的努力,已经很大程度降低了烧煤发电比例,只有深刻的改变能源结构,才能彻底达到碳达峰碳中和的宏伟目标。
目前新能源领域里的水电、风电、光伏,都存在着各自的优劣势,比如都极其依赖天气、场地等,核能由于其巨大的安全隐患,很难民用化,那只剩一种能源---氢能。氢能有很多的优点:
(1)轻。所有元素中,氢重量最轻;
(2)导热性最好。所有气体中,氢气的导热性最好,比大多数气体的导热系数高出10倍;
(3)自然界中最普遍的元素。构成宇宙质量的70%多;
(4)除核燃料外,发热值最高。是汽油发热值的3倍;
(5)燃点高、燃烧速度快;
(6)最清洁的能源。燃烧生成水;
(7)利用形式多。固态、液态、气态都可以储存转化利用;
氢气燃烧生成水
国家也是今年出台诸多政策扶持氢能产业发展,比如国家出台《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》。《规划》明确了氢的能源属性,是未来国家能源体系的组成部分,充分发挥氢能清洁低碳特点,推动交通、工业等用能终端和高耗能、高排放行业绿色低碳转型。同时,明确氢能是战略性新兴产业的重点方向,是构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点。
目前由于氢能还没有规模化,所以民用成本非常高,现阶段的使用场景是以政府牵头主导的产业项目为切入点,即围绕氢能源燃料电池汽车为突破口的产业链,包含制氢站、加氢站等,形成制、储、运、加、用五大产业集群链路系统,配套一些数据监测等服务型企业,政府牵头的最大优势在于利用政策优势扶持产业。
加氢站
据国际氢能委员会预计, 2050年全球能源消费结构中,氢能占比有望达18%,同时还将创造3000万个工作岗位,减少60亿吨二氧化碳排放量,产值达2.5亿美元。按照车百智库的2020年发布的预测报告,2050年氢能在我国能源体系中的占比约10%,氢气需求量6000万吨,年经济产值12万亿元,全国加氢站数量达1.2万座。氢经济基本发展成熟,交通运输、工业领域实现氢能普及应用,燃料电池车年产量达3000万辆。
我国氢能尚处于起步阶段,一些欧美、日本等氢能源发达国家还有很大差距,但是有一项数据我国氢能源领域的专利申请数已经从世界第五逾越升到了世界第二,与日本的差距在缩小。我国有很庞大的用户数据基础和政府扶持力度,加上国家越来越多的高新尖企业深入氢能领域,相信在不久的未来,我们不仅可以成功完成能源改革,实现碳达峰、碳中和的宏伟目标,随着技术的突破、还能在百姓生活中赋予氢能更多应用使用交互场景。
一场能源变革刚刚处于起步阶段,很荣幸我们这一代人能见证这一历史。
很多东西有着我们说不清的微妙关系,其实很多时候大自然已经告诉了我们答案,只是我们还没有领悟,回归开篇的那句话,氢是宇宙中分布最广泛,含量最多的元素,没有之一。也许我们正在回归大自然的正确生存法则当中。
宇宙中最丰富的元素---氢
氢能未来可期。