氫能利用:尋找利國利民的國際合作切入點

    近日,在中科院理化技術研究所召開的“氫能源開發和利用國際研討會”上,理化所交變流動傳熱及氫能源研究組教授李青在《能源、環境與氫經濟》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第一大國,每年產生的焦爐氣約為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爐氣正在被白白燒掉。

    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境和能源問題,并從長遠角度思考與世界經濟循環相關的經濟問題。在接受《科學時報》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家應該考慮的事情。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達國家要晚,在基礎設施、應用體系方面還有很大差距,需要借鑒國際上的成功經驗。

加入歐盟計劃 解決中國問題

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

    李青指出,國外的煤產量沒有中國多,不太關心焦爐氣問題,也沒有這方面的持續研究。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,結合國外最先進的技術,解決焦爐氣的分離問題,實現利益共享。李青表示,歐盟的相關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實力,我們要利用這個機會達到雙贏。在項目研發過程中,歐盟會提供項目資金,我們可能會有小部分研發投入,同時占有相應的權益,從長遠考慮,我們暫時會因為購買歐盟處理的技術和機器花錢,但環境問題和能源問題的解決以及將氫氣產品出口到歐洲或者滿足國內能源需求帶來的經濟收益,肯定比我們付出的大,國家能源方面的發展也會走一條高層面的路線而不是低層次的方式。

國際氫能開發利用現狀

    氫能源的利用并不是新鮮的事情。在工業上,氣體壓縮技術早已成熟,而航天上使用的低溫技術以及我國為“兩彈一星”進行的液氫液氧研究都是對氫能的使用,不過,這屬于高技術行業。要真正實現氫能源的產業化,從氫能的生產、儲存、運輸到相關基礎設施與產業體系的建設以及標準化的過程,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展計劃中協作發展。在隨后的主題報告中,眾多來自歐盟、日本和美國以及國內的氫能源開發利用項目負責人和專家介紹了國內外當前氫能源研究項目的最新進展、研究成果以及發展前景情況,氫能源研究已經成為全世界的熱點。

    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,國外已經開展了眾多的氫能源項目,使用各種方法積極地進行氫能源技術和產業化的探索。據李青介紹,歐盟此前在氫能源利用方面已經支持了多個實體計劃,包括與氫能車運行相關的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。在這些研究結果的基礎上,歐盟“框架六”設立了HYAPPROVAL項目,通過以氫能源基礎設施及其加氫站為主線,在歐盟層面上制定氫能源發展中具體問題的解決方案,從相關機構的社會綜合層面建立合理的氫能基礎設施和加氫站的論證審批程序,向世界推薦加氫站的批準程序、技術驗證方法以及相關的標準與規范,以便為氫能產業制定研發方向,同時在氫能基礎設施設計、安裝、運行管理以及安全問題方面有章可循。

    李青強調,歐盟已經意識到之前的計劃主要是在技術層面,而氫能要真正進入社會、實現產業化和實用化,更重要的是整個社會的推進。比如,標準如何制定,為什么要這么定,還包括社會的接受程度、管理授權機構如何確定相互關系等問題。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。中國科技部已經和歐盟簽訂協議,雙方可以互相參加計劃,因此理化所已經成為HYAPPROVAL項目的正式伙伴,在項目建議里寫入的各自計劃內容經過國際同行評估后就會成為HYAPPROVAL項目的內容。

氫能利用在中國

    我國經過多年科技創新,已經在氫能領域取得了一些成果,政府也制定了國家氫能源發展路線,2020年前是研發論證階段,之后30年是市場介入,到2050年實現氫經濟。現在,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。但是,我國氫能研究起步比發達國家要晚,在基礎設施、應用體系方面與先進國家還有很大的差距,需要借鑒國際上已經取得的成功經驗。

    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氫的方案。風能、潮汐能、核能和太陽能等都要先轉化成電能然后再通過電解的方法分解出氫。氫能的最大優勢就是可以儲存,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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