2022公共基礎(chǔ)知識(shí)之科技常識(shí)：氫能
一、氫能的熱點(diǎn)背景
中國(guó)是世界上最大的制氫國(guó)。2022年北京冬奧會(huì)火炬，首次使用氫能燃料，踐行了“綠色”辦奧理念。2022年3月，我國(guó)首個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)的中長(zhǎng)期規(guī)劃《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》印發(fā)，這將有力支撐2030年前碳達(dá)峰目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
頻頻出現(xiàn)的氫能到底有什么魅力呢?
氫能是公認(rèn)的零碳和可持續(xù)能源的未來(lái)之星。雖然氫元素?zé)o處不在，但是自然氫極少，因此氫能需要通過(guò)一定方法，利用一次能源來(lái)制取。于是氫能就像電能一樣，未來(lái)將成為人類(lèi)生活中不可或缺的清潔二次能源。
二、氫能使用的特點(diǎn)
1.優(yōu)勢(shì)：
(1)燃燒熱值高：除核燃料以外，同等重量的各種燃料燃燒時(shí)，氫燃燒的發(fā)熱值最高。
(2)燃燒零排碳：氫燃燒的產(chǎn)物是水，與其他燃料相比，更能有效緩解溫室效應(yīng)。
(3)循環(huán)可再生：氫燃燒生成的水，還可以循環(huán)使用制氫。
2.劣勢(shì)：
如今氫能為什么沒(méi)有得到產(chǎn)業(yè)化，大規(guī)模商用推廣呢?或許從氫能的制備、儲(chǔ)運(yùn)、應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈條中，可以找到答案。
(1)制備成本高、排碳量高
全球目前的幾種主流制氫方式有：
化石能源制氫，雖然成本較低，但是生產(chǎn)每千克氫氣，需要排放大約10-20千克二氧化碳，這將阻礙“碳達(dá)峰碳中和”的工作推進(jìn)。
工業(yè)副產(chǎn)品提純制氫，雖然充分利用了工業(yè)尾氣，工藝已經(jīng)成熟，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，其必然受制于工業(yè)主產(chǎn)品的產(chǎn)能瓶頸，而且生產(chǎn)每千克氫氣，需要排放大約5千克二氧化碳。
電解水制氫，雖然它被稱(chēng)為清潔零碳的“綠氫”，但是耗電量巨大，導(dǎo)致成本遠(yuǎn)高于前兩種“灰氫”，目前不具備大規(guī)模使用的可能。
(2)儲(chǔ)運(yùn)不安全：氫氣密度小、難液化、易氣化、易著火爆炸、高壓存儲(chǔ)有危險(xiǎn)。
(3)應(yīng)用場(chǎng)景少：目前的氫氣產(chǎn)量中，絕大多數(shù)是作為工業(yè)原料使用的，僅1%左右是作為能源使用的。而且當(dāng)前氫能發(fā)展方向主要局限在以公交車(chē)為主的燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域。
三、未來(lái)如何走出氫能困境?
1.制備領(lǐng)域
如今“脫碳”才是聚焦氫能、能源轉(zhuǎn)型的根本動(dòng)因。因此，要構(gòu)建低碳、廉價(jià)的多元制氫體系，必須嚴(yán)格控制化石能源制氫，短中期發(fā)展風(fēng)電、光伏、水電等可再生能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)制氫，長(zhǎng)期重點(diǎn)突破“綠氫”技術(shù)難題，使其具備真正的成本競(jìng)爭(zhēng)力。
2.儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域
加速氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)，結(jié)合成本、材料、技術(shù)、安全等因素，探索更具效率的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)儲(chǔ)氫運(yùn)輸方式。
3.應(yīng)用領(lǐng)域
一是交通領(lǐng)域，重點(diǎn)推進(jìn)氫燃料電池在重型客貨車(chē)輛、航空航天器、船舶、特種設(shè)備等領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模;二是儲(chǔ)能領(lǐng)域，發(fā)揮氫能容量大、周期長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，將多余電量制氫后儲(chǔ)存，在需要時(shí)通過(guò)氫燃料電池發(fā)電，用來(lái)解決新能源穩(wěn)定并網(wǎng)、電網(wǎng)削峰填谷等問(wèn)題;三是發(fā)電領(lǐng)域，因地制宜將氫燃料電池分布式發(fā)電和備用電源用于社區(qū)園區(qū)、偏遠(yuǎn)地區(qū)、重要場(chǎng)合等;四是工業(yè)領(lǐng)域，探索開(kāi)展可再生能源制氫替代化石能源，促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的低碳綠色發(fā)展。
【試題練習(xí)】(單選)氫氣雖然是一種理想的綠色能源，但目前仍處在研究、實(shí)驗(yàn)階段，還未得到廣泛應(yīng)用，其原因可能是：（ ）
A.氫氣燃燒對(duì)環(huán)境影響尚無(wú)明確定論
B.氫氣制備耗能巨大，廉價(jià)制氫技術(shù)尚未成熟
C.氫氣燃燒需要苛刻的條件環(huán)境
D.氫氣放熱量低于其他礦物質(zhì)燃料，經(jīng)濟(jì)效益欠佳
【答案】B【解析】A項(xiàng)錯(cuò)誤，氫的燃燒產(chǎn)物是水，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生任何污染。B項(xiàng)正確，氫氣制備耗能巨大，廉價(jià)制氫技術(shù)尚未成熟，限制了氫氣的應(yīng)用推廣。C項(xiàng)錯(cuò)誤，氫氣具有易燃性，燃燒條件并不苛刻。D項(xiàng)錯(cuò)誤，氫燃燒的熱值高且資源豐富，具有客觀的經(jīng)濟(jì)效益。故本題答案為B。
