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![]() 清華大學研制的氫燃料電池城市客車。 北京西北角,中關村科技園區永豐高新技術產業基地,我國第一座以促進氫能綜合利用、氫能教育及科普、氫能研究新成果展示與推廣為宗旨的示范園————“北京氫能示范園”正在建設。不久前,該示范園一期工程正式投入使用。專家評價,此舉將對推動我國氫能以及氫能汽車技術發展,推動氫能汽車實現產業化,起到積極作用。 氫能以其清潔、安全、高效的特點受到了越來越多的關注。許多科學家認為,氫能在本世紀有可能成為世界新能源舞臺上一顆舉足輕重的“希望之星”。正是看好了氫能的“明星”潛質,世界各國紛紛加大科研力量和資金投入,對氫能的開發和利用展開研究。 高效清潔的新能源 氫能是一種高效清潔的二次能源,具有許多獨特的優點:首先,氫能來源廣泛,可以從化石能、核能、可再生能源中制取,有利于擺脫對石油的依賴;其次,氫能作為燃料,能在傳統的燃燒設備中進行能量轉化,與現有能源系統易兼容;第三,氫能通過燃料電池技術轉化能量,比利用熱機轉化效率更高,而且沒有環境污染;另外,氫能能夠儲存,可以與電力并重而且互補。 利用氫能已不是什么新鮮事兒。在我國航空航天領域,“兩彈一星”中的液氫液氧研究都是對氫能的利用,不過,這屬于高技術領域,離我們的生活還有點兒遠。在民用工業領域,燃料電池技術作為氫能的理想轉化裝置,近年來發展迅速。 氫能燃料電池的原理是使用氫氣作為活性物質,與氧氣(或空氣中的氧)發生電化學反應,在清潔的狀態下獲得直流電能的發電裝置。 清華大學汽車安全與節能國家重點實驗室的王賀武博士告訴記者,目前,燃料電池是氫能利用最好的技術,具有無污染、高效率、適用廣、無噪聲、能連續工作和積木化組裝等優點。使用氫能燃料電池的汽車排放出的是水,可真正實現零排放。 不過,氫能能否真正被廣泛應用,氫氣的制取、儲存和輸送等技術研發,顯得尤為重要。目前,氫氣制取消耗一次能源造成成本過高,而氫氣的儲存和輸送還沒有好的辦法,利用金屬氫化物儲氫率太低,高壓罐儲氫耗能又太高。 因此,有關專家認為,要順利推進氫能和燃料電池的產業化,從氫能的生產、儲存、運輸到相關基礎設施與產業體系以及標準的建立,都要經過長期、艱苦的科技攻關。 世界各國加大投入 世界各國對氫能研究開發的升溫,開始于20世紀90年代燃料電池技術的快速發展。目前,美國、歐盟、日本等都從可持續發展和能源安全的戰略高度,在國家能源戰略層面上制訂了氫能發展的路線圖,并不斷加大對氫能和燃料電池技術研發的投入。 據王賀武介紹,2002年,美國能源部就提出了《向氫經濟過渡的2030年遠景展望報告》。目前,美國能源部正在實施“自由汽車計劃”和“氫燃料導入計劃”,以支持氫能和燃料電池及燃料電池汽車研發與示范。從2003年起開始實施的“自由汽車計劃”,預計5年內投入12億美元。2005年8月,美國國會通過了新的能源法案,氫能被列入“主流能源”選擇之一,并將到2020年時投入37億美元用于氫能的研發、示范和稅收優惠 在氫能和燃料電池研發上,歐盟也不斷加大投入。歐盟在2003年制訂發布了《歐盟氫能路線圖》,計劃在未來5年內投入20億歐元,用于氫能、燃料電池及燃料電池汽車的研發示范,并創立歐洲氫燃料電池合作組織,實施了“歐洲清潔城市交通項目計劃”,在阿姆斯特丹、巴塞羅那、漢堡、斯圖加特、倫敦、盧森堡、馬德里、斯德哥爾摩、波爾圖等9個城市各安排3輛燃料電池公共汽車試用。目前,歐盟正在啟動有關氫能和燃料電池汽車技術研究的“框架七”計劃。 對新能源開發從不落后的日本,從1993年起就開始實施“世界能源網絡”計劃,深入研究氫能及其基礎設施技術,希望到2020年逐步推廣氫能。2004年,日本在《新產業創新戰略》中將燃料電池列為國家重點推進的七大新興戰略產業之首。據了解,近5年來,日本產業經濟省平均每年投入約2.7億美元用于燃料電池相關項目研究。目前,日本正通過開展燃料電池汽車的標準、規范、法規、認證制訂工作,扎實推進其產業化。 另外,加拿大和巴西也都希望利用廉價水電推廣氫能;人口僅28萬的冰島早在1999年就提出,到2030年讓全部機動車和漁船使用氫燃料電池,此外冰島還成立了由汽車制造商和電力公司組成的新能源聯盟,他們計劃在冰島國內建立完全使用氫燃料的系統,并能夠出口氫燃料。 我國著力自主研發 近年來,我國也對氫能和燃料電池技術研究給予了穩定的支持。國家“863”計劃設立了氫能技術和系統技術開發課題,“973”計劃設立了氫能基礎研究項目。科技部從2001年開始組織實施以燃料電池汽車研發為重要內容的“電動汽車重大科技專項”,作為“十五”的12個國家重大科技專項之一,國家投入近9億元。 通過科學家們的努力攻關,我國氫能和燃料電池技術正在不斷發展。繼德國、美國、日本之后,我國自主開發出燃料電池系統及燃料電池轎車和城市客車,其關鍵技術指標與國際先進水平相當。王賀武表示,在科技部“電動汽車重大科技專項”和氫能源燃料電池領域項目支持下,清華大學汽車安全與節能國家實驗室已經自主研發了5輛燃料電池城市客車,它們的關鍵技術指標優于國際主流車型,而造價只有國外平均水平的1/4,累計運行里程已超過5萬公里,引起了國內外的廣泛關注。他說:“這5輛采用氫能燃料電池的公共汽車,有望為2008年北京奧運會服務。”以研發燃料電池轎車為主的上海同濟大學,自主研發出的“超越3號”燃料電池轎車去年6月在第8屆必比登清潔能源汽車挑戰賽上取得了優異成績。 在加緊氫能和燃料電池自主研發的同時,我國還積極參與國際合作。2003年11月,包括我國在內的15個國家和歐盟共同發起“氫能經濟國際合作伙伴”計劃,以協調和促進世界各國在氫能和燃料電池方面的研發工作。另外,在聯合國發展計劃署和全球環境基金的資助下,科技部、北京市和上海市政府聯合實施“中國燃料電池公共汽車商業化示范項目”,采用全球招標方式購買了3輛燃料電池公共汽車,目前已在北京試運行。 王賀武認為,目前,我國在氫能和燃料電池技術領域取得了一系列成果,研發水平排在第一梯隊,僅次于日本、美國、加拿大、德國。但是,我國氫能研究起步較晚,在基礎研究、儀器設施、應用體系、開發路線、研發經費等許多方面與這些國家還有較大差距。因此專家建議,應加大投入、加強基礎研究、加快突破核心技術,以使我國氫能和燃料電池研究在世界競爭中處于有利地位。 ![]() 在東京國際氫燃料電池展覽會上,氫燃料電池汽車成為展會亮點。
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