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日前，國家能源局印發(fā)《2023年能源工作指導(dǎo)意見》，重點(diǎn)提及攻關(guān)新型儲能關(guān)鍵技術(shù)和綠氫制儲運(yùn)用技術(shù)，推動儲能、氫能規(guī)?；瘧?yīng)用。今年，我國氫能行業(yè)將進(jìn)入發(fā)展的快車道。

人類需要的氫能來自哪里？主要是水。當(dāng)人類一次又一次遭遇能源危機(jī)，那一望無際的水鄉(xiāng)澤國讓人們看到了不滅的希望。俗話說：水火不相容。然而，事實(shí)上水火是可以相容的，用來滅火的水中蘊(yùn)含了無窮無盡的“火”——能源。人類如果能用上點(diǎn)水成“火”的“魔法”，就能從水中取“火”，為人類獲取源源不絕的能源。

(資料圖片僅供參考)

專家們普遍認(rèn)為，21世紀(jì)最有前途的能源有兩種：一種是氫能，另一種是受控核聚變能。這兩種能源都與水和氫息息相關(guān)，前者直接利用氫，后者則利用兩種比較特殊的氫——氘、氚，而這些氫主要來自水。

氫有三兄弟，即氕、氘、氚。氕就是最常見的氫，也就是通常所說的氫；氘比氕重一點(diǎn)，因此又叫重氫；而氚又比氘重一點(diǎn)，所以又叫超重氫。氘、氚都與氧結(jié)合，分別形成重水、超重水。

我們常見的水，就是由氫（氕）和氧組成的，把水拆開后就能得到氫和氧，因?yàn)樗鼈兺ǔ６际且詺怏w的方式存在，所以稱為氫氣和氧氣。氫能點(diǎn)火燃燒，并且燃燒熱值高，放出的平均熱量是汽油3倍或焦炭4.5倍。氫的燃燒不產(chǎn)生任何有溫室效應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，也不會引起酸雨和煙霧。氫是宇宙中分布最廣的物質(zhì)，占據(jù)宇宙質(zhì)量75%，被稱為人類的“終極能源”。因?yàn)闅渲饕伤迫?，而水是地球上最為豐富的資源，所以海洋、湖泊、江河就是我們的“氫礦”。因此，氫正是科學(xué)家們尋找到的高熱值而又清潔無污染的理想能源。

那么，人們可用哪些“魔法”把水分開得到大量而廉價(jià)的氫氣呢？這一想法直到現(xiàn)在還沒有完全實(shí)現(xiàn)。

傳統(tǒng)的化石燃料制氫占全球約95%，它主要以蒸汽轉(zhuǎn)化和變壓吸附相結(jié)合的方法制取高純度的氫。而這一方法生產(chǎn)成本太高或比較高，且氫燃料通常是從礦物燃料中提煉而成，生產(chǎn)過程會產(chǎn)生和排放二氧化碳等溫室氣體，并不環(huán)保。所以，人們將通過這一方法制取的氫氣稱為“灰氫”。

以電解水制氫的比率不足5%，且成本也比較高，以太陽能分解水制氫的比例更小，但沒有碳排放，因此被稱為“綠氫”。

電解水制氫是一種比較方便的制氫方法，只需要在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上就會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而分解成氫氣與氧氣。但這一方法也并沒有想象的那么容易，而且氫能儲存也面臨著高成本以及危險(xiǎn)性。為此，有人設(shè)想將來可以建造人工海島，在島上建立為電解水制氫的專用核電站，既安全又經(jīng)濟(jì)。

最近三四十年來，人們開始發(fā)展太陽能制氫，生產(chǎn)的氫能可以為車輛、船只和火車中的燃料電池系統(tǒng)供電，還能輸送到電網(wǎng)中，或者用于制造化學(xué)品和鋼鐵。不過目前這種清潔能源愿景主要還停留在實(shí)驗(yàn)室。這類研究主要集中在熱化學(xué)法制氫、光電化學(xué)分解法制氫、光催化法制氫、人工光合作用制氫、生物制氫等幾種技術(shù)上，因成本更高很難廣泛應(yīng)用。不過，現(xiàn)在綠氫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程加速，未來市場空間廣闊。

經(jīng)過多年的工業(yè)積累，我國已是世界上最大的制氫國，2021年我國氫氣產(chǎn)量約3300萬噸，預(yù)計(jì)到2050年氫氣需求量接近6000萬噸，更需要綠氫助力。

（作者系湖南省科普作家協(xié)會會員）

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