氫能利用:尋找利國利民的國際合作切入點

    近日,在中科院理化技術(shù)研究所召開的“氫能源開發(fā)和利用國際研討會”上,理化所交變流動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)》的報告中向來自歐盟、美國和日本等地的與會代表介紹了這樣一個事實:中國是世界焦炭生產(chǎn)第一大國,每年產(chǎn)生的焦?fàn)t氣約為400億NM3,而其中超過50%的成分為氫氣,也就是200億NM3,而中國目前無法大量處理的焦?fàn)t氣正在被白白燒掉。

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

加入歐盟計劃 解決中國問題

    我國焦炭產(chǎn)量居世界首位,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的焦?fàn)t氣也居世界首位,直接將焦?fàn)t氣排放到大氣中會產(chǎn)生污染,同時還有爆炸的危險,所以無法利用的焦?fàn)t氣必須燒掉。李青曾為山西的焦炭產(chǎn)業(yè)算過一筆賬,如果把焦?fàn)t氣中的氫分離出來,其價值將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于主要產(chǎn)品——焦炭的價值,但問題是現(xiàn)在還沒有成熟的裝置進(jìn)行處理。李青不無憂慮地表示:“我國在高技術(shù)產(chǎn)品上良莠不齊,很重要的原因是我們在管理和水平上與先進(jìn)國家差距較大,很多工程化層面的東西都沒有納入解決,經(jīng)常是研究成果很多,從技術(shù)上看好像解決了問題,但形成不了真正的產(chǎn)品。”

    李青指出,國外的煤產(chǎn)量沒有中國多,不太關(guān)心焦?fàn)t氣問題,也沒有這方面的持續(xù)研究。向國外的氫能利用項目專家介紹我國的情況,基點就是希望能夠加入歐盟的項目,結(jié)合國外最先進(jìn)的技術(shù),解決焦?fàn)t氣的分離問題,實現(xiàn)利益共享。李青表示,歐盟的相關(guān)管理者對這個意向很感興趣,因為歐盟、美國和日本在競爭技術(shù)實力,我們要利用這個機會達(dá)到雙贏。在項目研發(fā)過程中,歐盟會提供項目資金,我們可能會有小部分研發(fā)投入,同時占有相應(yīng)的權(quán)益,從長遠(yuǎn)考慮,我們暫時會因為購買歐盟處理的技術(shù)和機器花錢,但環(huán)境問題和能源問題的解決以及將氫氣產(chǎn)品出口到歐洲或者滿足國內(nèi)能源需求帶來的經(jīng)濟(jì)收益,肯定比我們付出的大,國家能源方面的發(fā)展也會走一條高層面的路線而不是低層次的方式。

國際氫能開發(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)以及我國為“兩彈一星”進(jìn)行的液氫液氧研究都是對氫能的使用,不過,這屬于高技術(shù)行業(yè)。要真正實現(xiàn)氫能源的產(chǎn)業(yè)化,從氫能的生產(chǎn)、儲存、運輸?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)化的過程,全世界都還有一條長路要走。在此次國際會議開幕式上,歐盟駐華代表團(tuán)公使銜參贊G. PAPAGEORGIOU作了歐盟即將在2007年開始的“框架七”研究計劃的報告,鼓勵中國專家與歐盟各國專家通過國際合作在歐盟未來科技發(fā)展計劃中協(xié)作發(fā)展。在隨后的主題報告中,眾多來自歐盟、日本和美國以及國內(nèi)的氫能源開發(fā)利用項目負(fù)責(zé)人和專家介紹了國內(nèi)外當(dāng)前氫能源研究項目的最新進(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。

    李青指出,國際氫能源利用目前還處于起步階段,不光在中國,全世界都這樣。但是,國外已經(jīng)開展了眾多的氫能源項目,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)支持了多個實體計劃,包括與氫能車運行相關(guān)的CUTE、氫能儲存方面的STORHY、氫能運輸上的HYWAYS以及氫能安全HYSAFE等項目計劃。在這些研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,歐盟“框架六”設(shè)立了HYAPPROVAL項目,通過以氫能源基礎(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)展中具體問題的解決方案,從相關(guān)機構(gòu)的社會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,同時在氫能基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計、安裝、運行管理以及安全問題方面有章可循。

    李青強調(diào),歐盟已經(jīng)意識到之前的計劃主要是在技術(shù)層面,而氫能要真正進(jìn)入社會、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和實用化,更重要的是整個社會的推進(jìn)。比如,標(biāo)準(zhǔn)如何制定,為什么要這么定,還包括社會的接受程度、管理授權(quán)機構(gòu)如何確定相互關(guān)系等問題。因此,HYAPPROVAL項目的一個主要問題就是把此前的研究成果綜合起來,在這一過程中,希望廣泛的參與合作。中國科技部已經(jīng)和歐盟簽訂協(xié)議,雙方可以互相參加計劃,因此理化所已經(jīng)成為HYAPPROVAL項目的正式伙伴,在項目建議里寫入的各自計劃內(nèi)容經(jīng)過國際同行評估后就會成為HYAPPROVAL項目的內(nèi)容。

氫能利用在中國

    我國經(jīng)過多年科技創(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年是市場介入,到2050年實現(xiàn)氫經(jīng)濟(jì)。現(xiàn)在,北京氫能示范園和上海氫能示范園作為我國氫能源實用化的開端,正在加緊建設(shè)。但是,我國氫能研究起步比發(fā)達(dá)國家要晚,在基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用體系方面與先進(jìn)國家還有很大的差距,需要借鑒國際上已經(jīng)取得的成功經(jīng)驗。

    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、核能和太陽能等都要先轉(zhuǎn)化成電能然后再通過電解的方法分解出氫。氫能的最大優(yōu)勢就是可以儲存,而電能則無法儲存。同時,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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