氫能利用:尋找利國(guó)利民的國(guó)際合作切入點(diǎn)

    近日,在中科院理化技術(shù)研究所召開(kāi)的“氫能源開(kāi)發(fā)和利用國(guó)際研討會(huì)”上,理化所交變流動(dòng)傳熱及氫能源研究組教授李青在《能源、環(huán)境與氫經(jīng)濟(jì)》的報(bào)告中向來(lái)自歐盟、美國(guó)和日本等地的與會(huì)代表介紹了這樣一個(gè)事實(shí):中國(guó)是世界焦炭生產(chǎn)第一大國(guó),每年產(chǎn)生的焦?fàn)t氣約為400億NM3,而其中超過(guò)50%的成分為氫氣,也就是200億NM3,而中國(guó)目前無(wú)法大量處理的焦?fàn)t氣正在被白白燒掉。

    李青這樣說(shuō),是希望引起世界同行的注意,希望通過(guò)國(guó)際合作的方式解決我國(guó)面臨的環(huán)境和能源問(wèn)題,并從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度思考與世界經(jīng)濟(jì)循環(huán)相關(guān)的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。在接受《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí),李青坦然表示,一個(gè)利國(guó)利民的國(guó)際合作切入點(diǎn)是中國(guó)科學(xué)家應(yīng)該考慮的事情。全世界氫能利用還處于起步階段,但我國(guó)氫能研究起步比發(fā)達(dá)國(guó)家要晚,在基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用體系方面還有很大差距,需要借鑒國(guó)際上的成功經(jīng)驗(yàn)。

加入歐盟計(jì)劃 解決中國(guó)問(wèn)題

    我國(guó)焦炭產(chǎn)量居世界首位,生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的焦?fàn)t氣也居世界首位,直接將焦?fàn)t氣排放到大氣中會(huì)產(chǎn)生污染,同時(shí)還有爆炸的危險(xiǎn),所以無(wú)法利用的焦?fàn)t氣必須燒掉。李青曾為山西的焦炭產(chǎn)業(yè)算過(guò)一筆賬,如果把焦?fàn)t氣中的氫分離出來(lái),其價(jià)值將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于主要產(chǎn)品——焦炭的價(jià)值,但問(wèn)題是現(xiàn)在還沒(méi)有成熟的裝置進(jìn)行處理。李青不無(wú)憂慮地表示:“我國(guó)在高技術(shù)產(chǎn)品上良莠不齊,很重要的原因是我們?cè)诠芾砗退缴吓c先進(jìn)國(guó)家差距較大,很多工程化層面的東西都沒(méi)有納入解決,經(jīng)常是研究成果很多,從技術(shù)上看好像解決了問(wèn)題,但形成不了真正的產(chǎn)品?！?

    李青指出,國(guó)外的煤產(chǎn)量沒(méi)有中國(guó)多,不太關(guān)心焦?fàn)t氣問(wèn)題,也沒(méi)有這方面的持續(xù)研究。向國(guó)外的氫能利用項(xiàng)目專家介紹我國(guó)的情況,基點(diǎn)就是希望能夠加入歐盟的項(xiàng)目,結(jié)合國(guó)外最先進(jìn)的技術(shù),解決焦?fàn)t氣的分離問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)利益共享。李青表示,歐盟的相關(guān)管理者對(duì)這個(gè)意向很感興趣,因?yàn)闅W盟、美國(guó)和日本在競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)實(shí)力,我們要利用這個(gè)機(jī)會(huì)達(dá)到雙贏。在項(xiàng)目研發(fā)過(guò)程中,歐盟會(huì)提供項(xiàng)目資金,我們可能會(huì)有小部分研發(fā)投入,同時(shí)占有相應(yīng)的權(quán)益,從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,我們暫時(shí)會(huì)因?yàn)橘?gòu)買(mǎi)歐盟處理的技術(shù)和機(jī)器花錢(qián),但環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題的解決以及將氫氣產(chǎn)品出口到歐洲或者滿足國(guó)內(nèi)能源需求帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)收益,肯定比我們付出的大,國(guó)家能源方面的發(fā)展也會(huì)走一條高層面的路線而不是低層次的方式。

國(guó)際氫能開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

    氫能源的利用并不是新鮮的事情。在工業(yè)上,氣體壓縮技術(shù)早已成熟,而航天上使用的低溫技術(shù)以及我國(guó)為“兩彈一星”進(jìn)行的液氫液氧研究都是對(duì)氫能的使用,不過(guò),這屬于高技術(shù)行業(yè)。要真正實(shí)現(xiàn)氫能源的產(chǎn)業(yè)化,從氫能的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)较嚓P(guān)基礎(chǔ)設(shè)施與產(chǎn)業(yè)體系的建設(shè)以及標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程,全世界都還有一條長(zhǎng)路要走。在此次國(guó)際會(huì)議開(kāi)幕式上,歐盟駐華代表團(tuán)公使銜參贊G. PAPAGEORGIOU作了歐盟即將在2007年開(kāi)始的“框架七”研究計(jì)劃的報(bào)告,鼓勵(lì)中國(guó)專家與歐盟各國(guó)專家通過(guò)國(guó)際合作在歐盟未來(lái)科技發(fā)展計(jì)劃中協(xié)作發(fā)展。在隨后的主題報(bào)告中,眾多來(lái)自歐盟、日本和美國(guó)以及國(guó)內(nèi)的氫能源開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和專家介紹了國(guó)內(nèi)外當(dāng)前氫能源研究項(xiàng)目的最新進(jìn)展、研究成果以及發(fā)展前景情況,氫能源研究已經(jīng)成為全世界的熱點(diǎn)。

    李青指出,國(guó)際氫能源利用目前還處于起步階段,不光在中國(guó),全世界都這樣。但是,國(guó)外已經(jīng)開(kāi)展了眾多的氫能源項(xiàng)目,使用各種方法積極地進(jìn)行氫能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的探索。據(jù)李青介紹,歐盟此前在氫能源利用方面已經(jīng)支持了多個(gè)實(shí)體計(jì)劃,包括與氫能車(chē)運(yùn)行相關(guān)的CUTE、氫能儲(chǔ)存方面的STORHY、氫能運(yùn)輸上的HYWAYS以及氫能安全HYSAFE等項(xiàng)目計(jì)劃。在這些研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,歐盟“框架六”設(shè)立了HYAPPROVAL項(xiàng)目,通過(guò)以氫能源基礎(chǔ)設(shè)施及其加氫站為主線,在歐盟層面上制定氫能源發(fā)展中具體問(wèn)題的解決方案,從相關(guān)機(jī)構(gòu)的社會(huì)綜合層面建立合理的氫能基礎(chǔ)設(shè)施和加氫站的論證審批程序,向世界推薦加氫站的批準(zhǔn)程序、技術(shù)驗(yàn)證方法以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,以便為氫能產(chǎn)業(yè)制定研發(fā)方向,同時(shí)在氫能基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行管理以及安全問(wèn)題方面有章可循。

    李青強(qiáng)調(diào),歐盟已經(jīng)意識(shí)到之前的計(jì)劃主要是在技術(shù)層面,而氫能要真正進(jìn)入社會(huì)、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和實(shí)用化,更重要的是整個(gè)社會(huì)的推進(jìn)。比如,標(biāo)準(zhǔn)如何制定,為什么要這么定,還包括社會(huì)的接受程度、管理授權(quán)機(jī)構(gòu)如何確定相互關(guān)系等問(wèn)題。因此,HYAPPROVAL項(xiàng)目的一個(gè)主要問(wèn)題就是把此前的研究成果綜合起來(lái),在這一過(guò)程中,希望廣泛的參與合作。中國(guó)科技部已經(jīng)和歐盟簽訂協(xié)議,雙方可以互相參加計(jì)劃,因此理化所已經(jīng)成為HYAPPROVAL項(xiàng)目的正式伙伴,在項(xiàng)目建議里寫(xiě)入的各自計(jì)劃內(nèi)容經(jīng)過(guò)國(guó)際同行評(píng)估后就會(huì)成為HYAPPROVAL項(xiàng)目的內(nèi)容。

氫能利用在中國(guó)

    我國(guó)經(jīng)過(guò)多年科技創(chuàng)新,已經(jīng)在氫能領(lǐng)域取得了一些成果,政府也制定了國(guó)家氫能源發(fā)展路線,2020年前是研發(fā)論證階段,之后30年是市場(chǎng)介入,到2050年實(shí)現(xiàn)氫經(jīng)濟(jì)?，F(xiàn)在,北京氫能示范園和上海氫能示范園作為我國(guó)氫能源實(shí)用化的開(kāi)端,正在加緊建設(shè)。但是,我國(guó)氫能研究起步比發(fā)達(dá)國(guó)家要晚,在基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用體系方面與先進(jìn)國(guó)家還有很大的差距,需要借鑒國(guó)際上已經(jīng)取得的成功經(jīng)驗(yàn)。

    李青表示,氫是二次能源,不可能自己存在,必須用分離的方法。目前使用最多的方法就是電解水,此外,還有一些生物制備方法也可以作為產(chǎn)氫的方案。風(fēng)能、潮汐能、核能和太陽(yáng)能等都要先轉(zhuǎn)化成電能然后再通過(guò)電解的方法分解出氫。氫能的最大優(yōu)勢(shì)就是可以儲(chǔ)存,而電能則無(wú)法儲(chǔ)存。同時(shí),氫很輕,1立方米的液氫只有約70千克,但是能量密度很高。

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