氢是一种化学元素,元素符号H,在元素周期表中位于第一位,其单质形态为氢气,是宇宙中最为丰富、最轻的物质,它构成了宇宙质量的75%(太阳的组成物质的四分之三以上都是氢,还有一部分是氢核聚变产生的氦)。氢具有燃烧热值高的特点,是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。资源丰富,可持续发展。
由于氢高热值的特性,所以广泛应用于航天燃料,我国的长城五号运载火箭就是采用的大推力氢氧发动机,其燃料便是液氢。前段时间NASA一再推迟发射的“阿尔忒弥斯1号”所采用的的SLS火箭同样采用液氢为燃料,而推迟的原因就是液氢泄露。氢能被认为是航空业未来实现污染物零排放和可持续发展的关键,是实现太空空间自由进出的终极能源。
2022全球能源转型高层论坛于9月17日在京开幕,面对当前日趋严峻的气候挑战,我国立足碳达峰、碳中和目标,积极推动氢能产业发展,氢能产业发展潜力正逐渐释放。
国家能源局局长章建华表示:我国大规模储能、氢能等技术不断取得新进展,为推动能源发展变革提供更有力支撑。中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇表示,保守估计,2050年氢能在我国终端能源体系中占比约10%,2060年占比将达约15%,成为我国能源战略的重要组成部分,氢能将纳入我国终端能源体系。
目前制氢主要要有三种方式:
一是“灰氢”:指利用化石燃料(例如石油、天然气、煤炭等)经过化学反应产生的氢气,但在生产过程中会有二氧化碳等污染物排放,所以称之为“灰氢”。
二是“蓝氢”:指在生产“灰氢”的同时,使用碳捕捉、利用与储存(CCS)等先进技术捕获二氧化碳等污染物。
三是“绿氢”:指利用可再生能源发电进行电解水制氢,从源头上实现了二氧化碳零排放。
在以前氢能一直没有被看好,主要是制氢成本高,尤其是“绿氢”的制氢成本最高,所以市场上大部分氢能主要是“灰氢”。制氢成本高和“灰氢”依然存在碳排放,所以氢能一直处于一个十分尴尬的状态。
“绿氢”曾经被认为是不切实际的氢气制取路线,用电分解水制取氢气,氢气燃烧再次变成水,再这个循环过程中会存在能量损失,感觉跟脱裤子放屁一样。再说了,电费那么贵,制氢成本高的离谱,怎么看都不划算。
但是随着光电和风电的迅速崛起,便让用太阳能和风能发电再电解水制氢成为了可能。目前,中石化在制氢领域处于领先地位,是国内最大的氢气生产企业,2021年产氢气约390万吨,占全国氢气产量的11%。它发展的方向便是“绿氢”,用太阳能发电再制氢。中石化投资近30亿元在我国太阳能资源最丰富的新疆地区,启动了中石化库车绿氢项目,占地面积约500亩,该项目将新建装机容量300MW、年均发电量6.18亿千瓦时的光伏电站,年产能2万吨的电解水制氢厂。
随着氢能的崛起,氢能源动力汽车再次看到了曙光,我感觉电动汽车正在瑟瑟发抖!
话说回来,地球上的水资源十分丰富,利用太阳能发电再电解氢,然后氢能燃烧完成后又变成水,是一个可以无限循环利用的能源,相当于把太阳能储存起来使用,所以氢能称之为地球的“终极能源”当之无愧!
那么再来说说月球,现已探明月球两极存在水冰,上图绿色部分是可能存在水冰的地方,有了水一切就都好办了,不仅可以为航天员提供饮用水,而且可以电解制氢为火箭提供燃料,为人类在月球建立基地提供极大的便利。NASA重返月球的“阿尔忒弥斯计划”就有在月球北极建立月球基地的任务。