氫經(jīng)濟(jì)是能源以氫為媒介（儲(chǔ)存、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化）的一種未來(lái)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)想，是20世紀(jì)70年代提出的。
正文
似乎每天的新聞中都會(huì)有關(guān)于燃料電池汽車的報(bào)道。這些許諾十分誘人，因?yàn)槿剂想姵乜梢允蛊嚬β食杀对鲩L(zhǎng)，同時(shí)又能大大減少空氣污染。
同時(shí)，近幾十年來(lái)，一直都有有關(guān)石油的相關(guān)報(bào)道。從石油泄漏到臭氧層警報(bào)再到全球變暖，這些問(wèn)題全都?xì)w咎于我們對(duì)礦物燃料的依賴。
這兩股力量正引導(dǎo)世界走向眾所周知的氫經(jīng)濟(jì)。如果預(yù)測(cè)正確，那么在接下來(lái)的幾十年里，我們將見(jiàn)證一場(chǎng)了不起的變革：從今天的礦物燃料經(jīng)濟(jì)走向更為清潔的氫經(jīng)濟(jì)時(shí)代。
我們的社會(huì)果真能完成這一轉(zhuǎn)變嗎？或者技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和政策上的障礙會(huì)使我們?cè)谙聜€(gè)世紀(jì)以及更遙遠(yuǎn)的未來(lái)仍然依賴于石油和其他礦物燃料？在本文中，您將了解到氫經(jīng)濟(jì)的優(yōu)越性以及它的潛在問(wèn)題。我們還將分析一些可以促進(jìn)向氫經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變的技術(shù)。
存在問(wèn)題
目前，美國(guó)和世界上的大多數(shù)國(guó)家/地區(qū)都依賴所謂的礦物燃料經(jīng)濟(jì)。我們的汽車、火車和飛機(jī)幾乎完全以汽油、柴油等石油產(chǎn)品為燃料。絕大部分的發(fā)電廠也是以石油、天然氣和煤作為燃料。
如果美國(guó)的礦物燃料進(jìn)口渠道被切斷，美國(guó)經(jīng)濟(jì)將陷于停頓。工廠生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品將無(wú)法運(yùn)輸。人們將無(wú)法開(kāi)車上班。整個(gè)經(jīng)濟(jì)，也可以說(shuō)整個(gè)西方社會(huì)，現(xiàn)在都依賴于礦物燃料。
社會(huì)發(fā)展到今天，礦物燃料發(fā)揮了重要作用，但它同時(shí)也產(chǎn)生了以下四個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題：
空氣污染——如果汽車?yán)锏钠统浞秩紵?，那么汽車排放的尾?a href="/hebeideji/8183057906237449400.html">中將只含有二氧化碳和水。然而遺憾的是，內(nèi)燃機(jī)并不完美。在汽油燃燒的過(guò)程中，還會(huì)產(chǎn)生：
氮氧化物——城市煙霧的主要來(lái)源
未燃燒的碳?xì)浠衔铩鞘?a href="/hebeideji/7205803355665891385.html">臭氧的主要來(lái)源
催化轉(zhuǎn)化器可以消除大部分此類污染，但是也無(wú)法徹底解決問(wèn)題。汽車和發(fā)電廠造成的空氣污染在大城市中是一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。
現(xiàn)在的情況已經(jīng)非常嚴(yán)重——在夏季，許多城市空氣中的臭氧濃度都已超標(biāo)。
環(huán)境污染——如果在運(yùn)輸和儲(chǔ)存石油的過(guò)程中出現(xiàn)任何差錯(cuò)，都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。石油泄漏、管線爆炸或油井火災(zāi)都會(huì)造成大混亂。艾克森·瓦爾迪茲號(hào) (Exxon Valdez) 石油泄漏事件是這方面問(wèn)題的最著名的例子。但是，小的漏油事故也在不斷發(fā)生。
全球變暖——汽車每燃燒3.8升汽油，將向空氣中排出大約2.3公斤二氧化碳。如果是固體碳，這將一目了然——這等同于每燃燒3.8升汽油，就向車窗外扔出一袋2.3公斤重的碳。但是由于這2.3公斤的碳是以看不見(jiàn)的二氧化碳?xì)怏w形式釋放的，因此就被大多數(shù)人忽略了。從每輛汽車的排氣管排出的二氧化碳是一種溫室氣體，它會(huì)使地球溫度緩慢升高。雖然其最終效應(yīng)還不確定，但是它最終很有可能造成劇烈的氣候變化，從而影響到地球上的每一個(gè)人。例如，氣溫升高會(huì)導(dǎo)致冰川融化，海平面顯著上升，洪水泛濫并摧毀現(xiàn)今的所有沿海城市。這是一個(gè)很大的副效應(yīng)。
依賴性——美國(guó)和其他大多數(shù)國(guó)家/地區(qū)都無(wú)法生產(chǎn)足夠的石油以滿足需求，因此它們需要從石油資源豐富的國(guó)家/地區(qū)進(jìn)口石油。這就產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)上的依賴性。當(dāng)中東的石油生產(chǎn)國(guó)決定提高石油價(jià)格時(shí)，其他國(guó)家和地區(qū)幾乎別無(wú)選擇，只能支付更高的價(jià)格。
優(yōu)越性
消除礦物燃料引起的污染——如果在燃料電池中使用氫來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力，那么這將是一種完全清潔的技術(shù)。唯一的副產(chǎn)物是水。氫也不會(huì)有類似于石油泄漏這樣的環(huán)境危險(xiǎn)。
消除溫室氣體——如果氫來(lái)自于水的電解反應(yīng)，那么就不會(huì)向環(huán)境排放溫室氣體。這將是一個(gè)完美的循環(huán)——水經(jīng)過(guò)電解反應(yīng)產(chǎn)生氫，氫在燃料電池中與氧重新結(jié)合生成水，同時(shí)產(chǎn)生動(dòng)力。
消除經(jīng)濟(jì)依賴性——不再使用石油意味著無(wú)需依賴黎巴嫩及其石油儲(chǔ)備。
分布式生產(chǎn)——只要有電和水，就可以在任何地方生產(chǎn)氫。使用較為簡(jiǎn)單的技術(shù)，人們甚至可以在家里制造氫。
礦物燃料經(jīng)濟(jì)造成的問(wèn)題如此嚴(yán)重，而氫經(jīng)濟(jì)的環(huán)境優(yōu)越性又是如此顯著，因此，向氫經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變的推動(dòng)力非常強(qiáng)大
技術(shù)障礙
氫經(jīng)濟(jì)的一個(gè)比較有趣的問(wèn)題就是氫本身。氫從哪里來(lái)？在礦物燃料經(jīng)濟(jì)中，只要把礦物燃料從地下抽出來(lái)（請(qǐng)參閱石油鉆探揭秘），然后進(jìn)行煉制（請(qǐng)參閱如何進(jìn)行石油精煉），就可以作為能源利用了。
我們大多數(shù)人都認(rèn)為石油、汽油、煤和天然氣是唾手可得的，但事實(shí)上它們的形成是非常奇妙的。這些礦物燃料實(shí)際上是幾百萬(wàn)年以前儲(chǔ)存起來(lái)的太陽(yáng)能。幾百萬(wàn)年以前，植物利用太陽(yáng)能來(lái)促進(jìn)生長(zhǎng)。植物死亡后，最終轉(zhuǎn)化為石油、煤和天然氣。從地下抽取石油時(shí)，我們相當(dāng)于打開(kāi)了這一巨大的、“免費(fèi)”的太陽(yáng)能倉(cāng)庫(kù)。燃燒每一升汽油，我們都是在釋放其中儲(chǔ)存的太陽(yáng)能。
在氫經(jīng)濟(jì)中，沒(méi)有這樣的倉(cāng)庫(kù)可以讓我們打開(kāi)。我們必須去實(shí)時(shí)地創(chuàng)造能源。
氫有兩種可能的來(lái)源：
水電解——利用電流，可以很容易地把水分子分解為純凈的氫和氧。該方法的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是沒(méi)有場(chǎng)地限制。例如，您可以在車庫(kù)里放一個(gè)箱子，接上自來(lái)水來(lái)制造氫，然后用制造出來(lái)的氫作為汽車燃料。
重整礦物燃料——石油和天然氣中均含有碳?xì)浠衔?，其分子由氫和碳?gòu)成。利用一種被稱為燃料處理器或重整器的裝置，可以較為容易地將碳?xì)浠衔镏械臍浜吞挤蛛x開(kāi)來(lái)，從而利用其中的氫。剩余的碳以二氧化碳的形式排放到大氣中。
當(dāng)然，第二種方案有點(diǎn)兒荒謬。因?yàn)樗训V物燃料作為氫經(jīng)濟(jì)中的氫源。這種方法減少了空氣污染，但是它既沒(méi)有解決溫室氣體問(wèn)題（因?yàn)槿匀挥刑歼M(jìn)入大氣層），也沒(méi)有解決依賴問(wèn)題（還是需要石油）。然而，在向氫經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，這可能是一個(gè)很好的臨時(shí)性措施。您目前聽(tīng)到的汽車公司正在研制的“燃料電池動(dòng)力汽車”，幾乎全部都打算使用重整器從汽油中獲得燃料電池所需要的氫。之所以如此，是因?yàn)槠褪且环N容易獲得的氫源。在“氫站”能夠像現(xiàn)在的加油站一樣遍布每個(gè)街角之前，這是獲取氫以便為汽車的燃料電池提供動(dòng)力的最簡(jiǎn)單方法。
第一種方案的有趣之處在于它是真正的氫經(jīng)濟(jì)的核心。要想實(shí)現(xiàn)純粹的氫經(jīng)濟(jì)，必須通過(guò)可再生能源而不是礦物燃料來(lái)獲得氫。只有這樣，我們才能停止向大氣中釋放碳。目前，實(shí)現(xiàn)氫經(jīng)濟(jì)的最大困難在于：如何獲得足夠的電力來(lái)從水中分離氫并且不使用礦物燃料來(lái)發(fā)電？
電解水所需的電力將從何而來(lái)？目前，美國(guó)大約68%的發(fā)電量來(lái)自于煤和天然氣。在氫經(jīng)濟(jì)中，這一部分發(fā)電能力必須全部用可再生能源實(shí)現(xiàn)。另外，現(xiàn)在用于運(yùn)輸業(yè)（包括小汽車、貨車、火車、輪船和飛機(jī)）的所有礦物燃料能源也都必須用氫來(lái)替代，而這些氫也要通過(guò)電力來(lái)產(chǎn)生。換句話說(shuō)，美國(guó)的發(fā)電能力必須成倍增長(zhǎng)，以滿足運(yùn)輸業(yè)的需求。同時(shí)，用于發(fā)電的礦物燃料也要全部用可再生能源來(lái)代替。到那時(shí)，也只有到那時(shí)，我們才能停止向大氣中排放碳。
目前，不使用礦物燃料發(fā)電的方法有以下幾種：
核能發(fā)電
風(fēng)能發(fā)電
地?zé)岚l(fā)電
海浪和潮汐發(fā)電
熱電聯(lián)產(chǎn)（例如，鋸木廠可以通過(guò)燃燒樹(shù)皮產(chǎn)生能量，而梭魚(yú)灣公園可以通過(guò)燃燒腐爛的垃圾所產(chǎn)生的沼氣產(chǎn)生能量。）在美國(guó)，目前大約20%的電力來(lái)自核能，7%的電力來(lái)自水力發(fā)電。只有5%的電力來(lái)源于太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)岷推渌茉础?/p>
將來(lái)，要實(shí)現(xiàn)氫經(jīng)濟(jì)，除了一些技術(shù)突破之外，還需要滿足以下兩個(gè)條件之一：核能或太陽(yáng)能發(fā)電能力大幅度提高。別忘了，在純粹的氫經(jīng)濟(jì)中，發(fā)電量必須比現(xiàn)在增加近一倍，因?yàn)檫\(yùn)輸業(yè)目前利用的所有來(lái)源于石油的能源都必須用電解產(chǎn)生的氫來(lái)代替。因此，發(fā)電廠的數(shù)量要翻番，并且所有礦物燃料發(fā)電廠都將被取代。
發(fā)電問(wèn)題可能是氫經(jīng)濟(jì)所面臨的最大障礙。一旦技術(shù)得到完善并且變得經(jīng)濟(jì)實(shí)用，那么在十到二十年之內(nèi)，以氫為動(dòng)力的燃料電池汽車就將取代汽油內(nèi)燃機(jī)。但是，利用核能和太陽(yáng)能發(fā)電可能不是那么容易：核能容易引起政治和環(huán)境問(wèn)題，而目前的太陽(yáng)能受到成本和地理位置的限制。
目前，將純粹的氫燃料汽車投入使用的關(guān)鍵問(wèn)題是氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸問(wèn)題。氫在常態(tài)下是一種體積龐大的氣體，所以它不像汽油那樣容易使用。壓縮氫氣需要消耗能量，而且壓縮后的氫所能提供的能量也大大低于相同體積的汽油。然而，解決氫的儲(chǔ)存問(wèn)題的方案已經(jīng)出現(xiàn)。
例如，氫可以以固態(tài)形式儲(chǔ)存在一種名為硼氫化鈉的化學(xué)物質(zhì)中，最近的新聞中已經(jīng)報(bào)道了這一技術(shù)，因?yàn)?a href="/hebeideji/7233712020217348111.html">克萊斯勒汽車公司正在對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。這種化學(xué)物質(zhì)是用硼砂（許多清潔劑的常見(jiàn)成分之一）制造的。當(dāng)硼氫化鈉釋放其中含有的氫之后，又重新轉(zhuǎn)化為硼砂，從而實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用。
一旦儲(chǔ)存問(wèn)題得以解決并且能夠標(biāo)準(zhǔn)化，就必須圍繞它來(lái)建立氫站網(wǎng)絡(luò)以及用于運(yùn)輸氫的基礎(chǔ)設(shè)施。這一工作的主要障礙可能是技術(shù)篩選過(guò)程。只有研究出一種能被市場(chǎng)普遍接受的儲(chǔ)存技術(shù)，氫站才會(huì)迅速發(fā)展起來(lái)。例如，如果所有制造商生產(chǎn)的所有氫能汽車都使用硼氫化鈉，那么氫站網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)迅速發(fā)展；然而，歷史經(jīng)驗(yàn)表明，這種標(biāo)準(zhǔn)化迅速出現(xiàn)的可能性并不大。
也有可能出現(xiàn)技術(shù)上的突破，從而迅速改變競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)。例如，如果有人能夠研制出一種價(jià)格低廉的、可再充電且充電時(shí)間短的大容量電池，那么電車就不再需要燃料電池，也沒(méi)有必要使用氫了。那時(shí)，汽車將可以直接充電。
前景
在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)，您將會(huì)聽(tīng)到越來(lái)越多關(guān)于氫經(jīng)濟(jì)的新聞，因?yàn)槔脷涞暮袈暼諠u高漲。礦物燃料經(jīng)濟(jì)所造成的環(huán)境問(wèn)題，再加上燃料電池技術(shù)方面的突破，將推動(dòng)我們邁出走向氫經(jīng)濟(jì)的第一步。
我們將看到的最明顯的進(jìn)步是燃料電池汽車的市場(chǎng)化。盡管它們最初是由汽油和重整器提供動(dòng)力，但是相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)而言，燃料電池有兩個(gè)重大改進(jìn)：效率大約提高了一倍。
可以大大減少空氣污染。
由于具有上述優(yōu)勢(shì)，用汽油提供動(dòng)力的燃料電池汽車將是一種絕佳的過(guò)渡性產(chǎn)品。
實(shí)現(xiàn)純粹的氫經(jīng)濟(jì)任重而道遠(yuǎn)。發(fā)電廠必須改用可再生能源，而市場(chǎng)必須就如何儲(chǔ)存和運(yùn)輸氫達(dá)成一致。這些障礙可能使向氫經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變成為一個(gè)相當(dāng)漫長(zhǎng)的過(guò)程。
參考資料
博聞網(wǎng)?http://auto.bowenwang.com.cn/氫economy4.HTML
博聞網(wǎng) http://auto.bowenwang.com.cn/hydrogen-economy1.htm
博聞網(wǎng) http://auto.bowenwang.com.cn/hydrogen-economy.htm
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