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第17章 中国对氢能的研究

我国的中长期科学和技术发展规划战略也把氢能列为重点研究对象之一,相关科研机构和企业都表现出了极大的热情。目前,我国已在氢能研究领域取得了多方面的进展,在不久的将来有望成为氢能研发应用领域领先的国家之一,也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。

我国对氢能的研究与开发可以追溯到20世纪60年代初,科学家为发展我国的航天事业,对作为火箭燃料的液氢的生产、H2/O2燃料电池的研制与开发进行了大量而有效的工作。从20世纪70年代开始,将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发。为进一步开发氢能,推动氢能利用的发展,氢能技术已被列入《科技发展“十五”计划和2015年远景规划(能源领域)》。

国内已有数十家院校和科研单位在氢能领域研发新技术,数百家企业参与配套或生产。随着中国经济的快速发展,汽车工业已经成为中国的支柱产业之一。2007年中国已成为世界第三大汽车生产国和第二大汽车市场。与此同时,汽车燃油消耗也达到8000万吨,约占中国石油总需求量的1/4。在能源供应日益紧张的今天,很显然,发展新能源汽车已迫在眉睫。用氢能作为汽车的燃料无疑是我们最佳的选择。

经过多年的努力,我国已在氢能领域取得诸多成果,特别是通过实施“863”计划,我国自主开发了大功率氢燃料电池,开始用于车用发动机和移动发电站。2006年10月,由江苏镇江江奎科技有限公司、清华大学以及奇瑞汽车三方自主研发的“示范性氢燃料轿车研制项目”通过国家级专家组评审,标志着我国第一台具有完全自主知识产权的以氢燃料为动力的汽车研制成功,我国氢动力技术已达国际领先水平。

氢燃料电池技术,一直被认为是利用氢能、解决未来人类能源危机的终极方案。上海一直是中国氢燃料电池研发和应用的重要基地,上汽、上海神力和同济大学等企业、高校也一直从事研发氢燃料电池和氢能车辆。上海作为我国氢能产业最领先的地区,2007年11月建成中国第一个汽车氢气充装站,计划到2012年达到万辆级氢能汽车的生产能力,并加快氢能汽车的基础设施建设,初步建成加氢站网络。同时,我国氢燃料电池汽车国家标准编制也在上海启动。

当然,目前我国要大规模推广氢能利用仍需要解决氢源问题。我国南部和西南地区势能差较大,水资源丰富,水电发达,在丰水期可用大量剩余电力通过电解水制取氢。氢还可以从石油、天然气和煤等化石燃料中制取,以及从甲醇、烃类等通用燃料中转化而得。此外生物质能也可成为氢的重要来源,如细菌制氢、发酵制氢及沼气回收制氢等。传统的工业矿物,如硼氢化钠及工业副产氢,也是获取氢的有效途径。

目前,许多专家具体问题具体分析,结合我国资源特点与实际情况提出了氢的制取方案,即中短期内应利用现有的石油和化工制氢能力,发展天然气与氢气混合的富氢技术,研究洁净煤和可再生能源制氢技术;中长期内应使洁净煤制氢技术和可再生能源制氢技术实现产业化,同时应加快基础设施和示范项目建设。此外,提前发展基础设施,包括建设氢能管道网、储存设施、加氢站等,以迎接“氢经济时代”的到来。

基于我国是世界第一大焦炭生产国且焦炉气浪费严重的事实,有专家提出,用焦炉气制氢有可能成为我国开发氢能源的新途径。焦炉气原始含氢量就高达55%,可单凭变压吸附法就能将其高效分离出来,制氢成本低,只相当于电解水制氢成本的1/4~1/3;焦炉气所含的大量碳氢化合物也可应用重整技术转化为氢气。目前,利用焦炉气制氢已引起了业界的极大兴趣。不难预见,在即将到来的清洁能源时代,焦炉气有望成为我国未来重要的氢气供应源。

我们相信,不久的将来,我国的氢能市场将会发出夺目的光彩。

知识点

中国第一个汽车用氢气充装站

上海于2007年11月中旬建成中国第一个氢气充装站,上海安亭氢气充装站由林德集团公司、同济大学和壳牌氢能公司共同建设。这一氢气充装站是中国科技部“国家863”计划的组成部分,服务于使中国燃料电池汽车推向商业化。

现代化的上海安亭氢气充装站是在同济大学的指导下实现的。林德公司提供工程设计,对包括氢气压缩、贮存设施和氢气分销系统作后勤维护,并为新的氢气充装站提供压缩气态氢。

位于安亭新城的氢气充装站邻近上海国际汽车城。可为三辆燃料电池公共汽车每辆充装45kg氢气和为20辆燃料电池小汽车每辆充装3kg氢气。

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