一、使用氫能是CO2減排的最終方案2007年11月27日，聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署(UNDP)在其發(fā)布的《2007～2008人類發(fā)展報(bào)告》中，以極其嚴(yán)厲的措辭警告氣候變化會(huì)帶來雙重災(zāi)難：首先是貧困人口的發(fā)展倒退，接著是全人類長期遭受威脅。這是聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署第一次以氣候變化作為年度人類發(fā)展主題。而2006～2007年度，其關(guān)注的話題是水危機(jī)。全世界都感受到近年世界氣候變化帶來的影響：暖冬、洪水、水資源短缺、農(nóng)作物減產(chǎn)、海平面上升、大量物種滅絕等災(zāi)難性后果。煤、石油、天然氣等化石能源使用時(shí)釋放出大量的溫室氣體，成為全球氣候變化的根本原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)革命以后CO2排放量超過了工業(yè)革命以前的總量，這使大氣中CO2的濃度由工業(yè)革命前的275ppm增加到了現(xiàn)在380ppm，為地球歷史上65萬年以來的最高值，而在過去的100年中全球平均地面氣溫已增加0.3～0.6℃。溫室氣體是二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、水汽等的統(tǒng)稱，其中因?yàn)镃O2的量最大而備受關(guān)注。主要來自化石燃料能源煤、石油、天然氣的燃燒，也來自其它方面?，F(xiàn)在有各種各樣的方法處理收集到的CO ，諸如制成塑料、廢礦井埋藏等，且不說這些方案是否經(jīng)濟(jì)可行、安全可靠，事實(shí)上，面對全世界每年280多億噸的CO2的巨大排放量，目前所有處理的CO 的數(shù)量都顯得微不足道、無濟(jì)于事！其實(shí)即便可以收集煤炭燃燒時(shí)生成的CO2，又有何處能放置如此大量的CO2？現(xiàn)在科學(xué)家提出用廢棄的礦井和油井來放置，但是這也只是權(quán)宜之計(jì)。簡單估算一下，就清楚了。假設(shè)煤炭很純，全是炭，其分子量為12。煤炭的容重粗略計(jì)為1400公斤／立方米，不論煤炭用于何處，最終都變成穩(wěn)定的CO2，CO2的分子量為44、密度約為2公斤／立方米?？梢姡擅寒a(chǎn)生的CO2，其重量要變?yōu)?.7倍，而體積要擴(kuò)大700倍！將原先體積致密的、埋藏在地下的固體煤炭，變成體積大700倍的氣體，所需要的存放空間可想而知。2007年2月在日本東京召開的第九屆亞洲氫能會(huì)上，有日本專家提出將CO 放入深海，認(rèn)為在3000米水下，CO2可以以液體的形態(tài)保存。當(dāng)即就有許多反對意見。人們擔(dān)心水底存放大量CO2，會(huì)給深海生態(tài)帶來什么影響？一旦地震，CO2是否會(huì)在短時(shí)間內(nèi)大量釋放，造成嚴(yán)重后果？海水中CO2濃度增加，會(huì)給海洋生物、魚類帶來什么影響？這些都是未知數(shù)。人類使用的煤炭的量實(shí)在太大了，無法解決煤炭產(chǎn)生的大量CO2的儲(chǔ)存問題。最好的辦法就是不用煤炭!但是現(xiàn)實(shí)又不允許，只能一方面找一些方法處理CO2不讓它直接排放到大氣中；另一方面要盡快設(shè)法采用替代燃料，減少煤炭的使用量。減少二氧化碳的最好辦法是使燃料去碳化，即不用含碳的燃料。這樣就沒有二氧化碳的排放。最有希望的無碳燃料應(yīng)當(dāng)是可再生能源，還有核能。在“無碳燃料”一時(shí)不能唱主角情況下，應(yīng)該建議加速開發(fā)、應(yīng)用“少碳燃料”，如天然氣?？v觀能源發(fā)展史，你會(huì)看到人類的能源先是用薪柴，然后用煤炭、石油，接著將是天然氣。煤、石油和天然氣都是碳?xì)浠衔铮鼈兊奶荚樱瘹涞脑颖嚷蕿椋翰裥綖?0:1；煤為1:1；石油為1:2；天然氣為1:4。人類所用的燃料中的碳原子的比例逐年下降，而氫原子的比例卻逐年上升。燃料的“氫化”是世界大趨勢。
二、人類利用能源的歷史人類利用能源的歷史大致經(jīng)歷了柴草、煤炭、石油及天然氣等幾個(gè)能源時(shí)期。從火的使用開始，人類第一次支配了一種自然力，從而使人類和動(dòng)物界徹底分開。人類利用能源是以薪柴、風(fēng)力、水力和太陽能等可再生能源開始的，后來才發(fā)現(xiàn)了煤炭和石油等化石能源，而目前人類又在積極開發(fā)新能源和可再生能源。從原始社會(huì)到漫長的奴隸社會(huì)，人力和畜力是生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿Γ@時(shí)的柴草并不能產(chǎn)生動(dòng)力。在封建社會(huì)，技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，風(fēng)力和水力的利用使人類找到了可以代替人力和畜力的新能源。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，社會(huì)需要的熱能和動(dòng)力越來越多。而柴草、風(fēng)力、水力所提供的能量受到許多條件的限制而不能大規(guī)模使用。煤的發(fā)現(xiàn)，提供了大量熱能，中國大約在春秋末(公元前500年)開始利用煤炭作燃料。但是直到工業(yè)革命時(shí)期，蒸汽機(jī)的發(fā)明和使用，奠定了各國工業(yè)化的基礎(chǔ)，開辟了人類利用化石燃料作動(dòng)力的新時(shí)代，煤炭才登上了能源的主角地位。蒸汽機(jī)十分笨重，效率又低，人類在生產(chǎn)實(shí)踐中又發(fā)明了新的熱機(jī)內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)的使用，使機(jī)械工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化引起了能源結(jié)構(gòu)的一次又一次變化，石油開始登上了歷史舞臺(tái)。1859年美國開始石油鉆探。石油與煤炭的競爭加速了世界工業(yè)化的進(jìn)程，特別是第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，中東一帶的石油大量開發(fā)，廉價(jià)石油使發(fā)達(dá)國家的經(jīng)濟(jì)像吹氣球似地膨脹起來。天然氣已經(jīng)開始在能源領(lǐng)域發(fā)揮作用，相信氫能將和天然氣一樣在能源領(lǐng)域發(fā)揮作用。
三、新能源替代舊能源的過程阻力你或許要問，既然氫能是未來的趨勢，為什么這么難推動(dòng)呢？這主要是目前氫能技術(shù)還處在大規(guī)模應(yīng)用的前夕，要與現(xiàn)有的能源技術(shù)競爭，氫能還需要提高技術(shù)水平、降低成本。其實(shí)更大的阻力來自人們本身的習(xí)慣性思維，我們回顧人類能源歷史就清楚了。人類利用能源的簡史就是能源技術(shù)不斷發(fā)展，新能源替代舊能源的過程。在這個(gè)過程中，新能源的利用總是受到各種阻礙。從人類歷史上三次大的能源替換來看，每次能源替換中對新能源的偏見主要集中于以下幾個(gè)方面：
1、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改變會(huì)使一部分人的利益受損在能源替換過程中，能源結(jié)構(gòu)的變化將促使相關(guān)產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。18世紀(jì)瓦特發(fā)明了以煤炭為能源的蒸汽機(jī)，確立了煤炭的能源主角地位。隨后英國進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)革命，世界工業(yè)結(jié)構(gòu)隨之發(fā)生了重大變革，大量的動(dòng)力機(jī)械逐漸替代了手工業(yè)生產(chǎn)方式。紡織業(yè)動(dòng)力由原來的人力和水力變?yōu)橐悦禾繛槟茉吹恼羝麆?dòng)力，這使得大量舊有的手工紡織工廠由于生產(chǎn)效率低下而被淘汰，大量紡織工人失業(yè)。這些失業(yè)工人由于能源結(jié)構(gòu)變革而使得自身利益受損，因而對蒸汽機(jī)和以煤為主要能源持反對態(tài)度。在英國曾發(fā)生了多起工人聚眾示威，搗毀機(jī)器的事件。在能源替換過程中交通運(yùn)輸業(yè)也迅速發(fā)展，火車、汽車、輪船使原有的運(yùn)輸工具如馬車、帆船等被淘汰，但這也使新能源的利用受到過阻礙。例如，人們曾懼怕火車和蒸汽輪船將使飼養(yǎng)馬的人和沿海貨運(yùn)船主破產(chǎn)，而反對使用這兩種新的交通工具。
2、能源使用中(尤其是最初使用時(shí))的安全問題能源使用中的安全問題是對新能源產(chǎn)生偏見的又一大原因。中國的煤炭礦難事故不斷發(fā)生，造成了重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。最近的一次是2007年12月5日山西洪洞縣煤礦瓦斯爆炸事故致使105名礦工死亡，以致山西省代省長孟學(xué)農(nóng)代表該省政府向國務(wù)院做檢討并請求處分。其實(shí)煤礦開采中的安全問題在人們大規(guī)模利用煤的初期就已經(jīng)出現(xiàn)了。1913年10月14日，英國威爾士森亨尼特通用煤礦發(fā)生煤礦粉塵大爆炸，使整個(gè)礦井燒了起來，439名礦下工作的礦工被燒死，這是英國采礦史上最慘重的一次災(zāi)難。在石油的使用過程中，也存在巨大的安全問題。1997年6月4日上午，“大慶243”號油輪在南京水域因?yàn)殪o電引發(fā)爆炸，造成包括船長在內(nèi)的7人死亡，遇難人員連尸體都沒找到。再說核能，著名的切爾諾貝利核事故(1986年4月25日，切爾諾貝利核電站核燃料芯體溫度升高，失去控制發(fā)生爆炸，爆炸將整個(gè)電站建筑物炸毀，在電站內(nèi)和周圍有29人被炸死。致命的放射云向西在歐洲擴(kuò)散，盡管烏克蘭政府采取了疏散城市人口的措施，數(shù)以百計(jì)的居民還是得了嚴(yán)重的放射病。全歐洲受到核輻射污染的食品、作物和牲畜都必須毀掉)極大地阻礙了核能的利用。同樣的，在水電的開發(fā)利用過程中，建壩造水庫存在著泥沙淤積、對魚類及生物多樣性的影響、下游水文及地理現(xiàn)象的改變等許多問題，這也使得對發(fā)展水電的質(zhì)疑之聲不斷增強(qiáng)。氫能也是一樣，雖然還沒有發(fā)生什么事故，人們的習(xí)慣思維還是不斷質(zhì)疑氫能的安全問題。
3、傳統(tǒng)習(xí)慣思維對新能源的阻礙能源替換帶來的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化改變了人們固有的生活，從而對一些傳統(tǒng)習(xí)慣和思維方式造成了沖擊，而這些傳統(tǒng)習(xí)慣和思維方式也在某種程度上阻礙著新能源和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。例如，1865年，英國人杜蘭德在北京城外修了一條僅500米長的窄軌小鐵路，并且試行了小火車。誰知汽笛一響，京城人心里就充滿了恐懼和驚詫，這件事驚動(dòng)了京城的文武百官，最后這條小鐵路被清朝政府強(qiáng)行拆毀。在清末，不少地方的村民就是因?yàn)橛X得蒸汽機(jī)或鐵路妨礙風(fēng)水便極力阻礙建立新工廠、修建新鐵路。由此可見，新能源的大規(guī)模開發(fā)和利用并不是一帆風(fēng)順的，這一點(diǎn)對于氫能也是如此。前文已經(jīng)說過，氫能作為一種新型的二次能源，它具備其它能源所沒有的一些特點(diǎn)：來源豐富，因?yàn)榈厍蛏系臍渲饕曰衔锏男问酱嬖?，而水是地球的主要資源，地球表面的70％以上被水所覆蓋；氫能使用過程無污染，利用低溫燃料電池、通過電化學(xué)反應(yīng)將氫轉(zhuǎn)化為電能和水的過程中不排放二氧化碳和氮氧化物，沒有任何污染；氫能還可儲(chǔ)存、可再生，氫氣可以像天然氣一樣被大規(guī)模儲(chǔ)存。氫通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能(或熱能)并生成水，而水又可以由電解再轉(zhuǎn)化為氫和氧，從而不斷循環(huán)。但是，目前氫能的發(fā)展中面臨著比以往的能源更多的困難：氫能技術(shù)的發(fā)展一方面受到傳統(tǒng)利益的阻礙，另一方面也有其他新能源的競爭；傳統(tǒng)能源的開發(fā)利用模式也阻礙著對氫能技術(shù)的投入。
四、不是結(jié)束的結(jié)束語盡管通過幾代人的努力，我國的氫能已經(jīng)不是一張白紙：我國是世界氫氣生產(chǎn)大國，年產(chǎn)量已達(dá)1000多萬噸。世界最大的煤制氫工廠不久將在我國神華集團(tuán)投產(chǎn)。我國變壓吸附(PSA)提純氫氣的能力，已經(jīng)高達(dá)每小時(shí)20萬立方米氫，跨入國際先進(jìn)行列!我國電解水制氫設(shè)備已具備規(guī)?；a(chǎn)能力，并已經(jīng)可以出口發(fā)達(dá)國家。國內(nèi)已經(jīng)可以生產(chǎn)國際標(biāo)準(zhǔn)的35MPa壓力的輕質(zhì)儲(chǔ)氫罐，而我國儲(chǔ)氫合金的生產(chǎn)能力處于世界先進(jìn)之列。我國自制的燃料電池車在國際“必比登新能源汽車大賽”中多次得獎(jiǎng)，氫氣內(nèi)燃機(jī)汽車也在研發(fā)中，但是我國的氫能發(fā)展還是處于重重困難之中。針對氫能發(fā)展中的這些困難，應(yīng)該說，有的是可以通過技術(shù)的發(fā)展來克服的，如氫能的獲得和安全等問題；有的需要在批量生產(chǎn)中加以解決，如氫能的成本；有的則完全是傳統(tǒng)習(xí)慣勢力的偏見，應(yīng)當(dāng)制定積極的政策加以克服。
其實(shí)氫能并非完全沒有應(yīng)用市場，事實(shí)上天然氣／氫氣燃料內(nèi)燃機(jī)汽車、燃料電池特種車輛、燃料電池不間斷電源、氫氧混合火焰切割機(jī)等已經(jīng)具備和傳統(tǒng)設(shè)備競爭的能力，它們的市場已經(jīng)在那里，就看你是否獨(dú)具慧眼。
