北京冬奥会手持式火炬是使用氢气作燃料的，用氢气作燃料的好处是什么

兼顾美学与实用的平衡中，绿色环保的概念也逐渐渗透在火炬之中。

文 智造前研

1934 年，在国际奥委会雅典会议上决定，恢复部分古代奥运会旧制。规定运动会期间，从开幕日期至闭幕式止，在主体场燃烧奥林匹克圣火。火种必须来自奥林匹亚，采取火炬接力方式从奥林匹亚传到主办国。

自此之后，从 1936 年柏林奥运会起，点燃奥林匹克火焰是每届奥运会开幕式不可缺少的仪式之一，延续至今已经经过了 39 届。而在这 39 届奥运会中，奥运火炬从设计、材质以及燃料都发生了巨大的变化，在兼顾美学与实用的平衡中，绿色环保的概念也逐渐渗透在火炬之中，见微知著，奥运火炬变迁的背后是一场能源变革。

柏林奥林匹克 体育 场的主火炬呈三脚架形状，灵感来自古希腊的图案，大约有 2.20 米高。柏林奥运圣火传递为第一次成功举办的圣火传递，媒体、电台和拍摄奥运会官方电影的团队都对此进行了记录和报道。

在第一次奥运火炬传递之前，1928 年阿姆斯特丹奥运会和 1932 年洛杉矶夏季奥运会都有标志性的主火炬点燃仪式。然而，点燃主火炬的火种并非采集自奥林匹亚，也没有通过传递的方式被运送到开幕式现场。

使用火炬传递圣火的想法并不是突发奇想。受到古代方法启发组委会最初的想法是将圣火保存在树茎上，这种树茎取自地中海的一种树，这种树以燃烧缓慢而闻名。但是，从实际出发，最终采用了火炬传递的方式。由于市场上没有符合要求的火炬，组委会决定制作特定火炬。

（图为 1936 年柏林奥运会火炬，银色钢制材质，整个火炬 70 厘米，其中支架 28 厘米，燃料采用镁管、易燃膏。燃烧时间至少为 10 分钟）

现代奥运会火炬传递仪式，经历了三个发展时期 1896 至 1932 年的酝酿萌芽期、1936 至 1980 年的仪式形成期和 1984 年至今的创新发展期。经过 80 余年的发展完善，火炬传递已经形成了完善的仪式。智造前研对过去的 39 届奥运会的火炬细节做了详细的统计。

奥运火炬的传递需路经各种自然环境，冬奥会火炬尤其要注意应对冬季地温、多风、多雨雪的气候条件。历届奥运火炬设计都必须通过极为严苛的环境技术测试，在风雨交加、大雪纷飞的各种恶劣的气候条件下，均需保证火炬熊熊燃烧产生明亮的火焰，且需要考虑手持奔跑的传递姿态下，确保火炬火焰燃烧时火炬手的安全。

此外，对于一些特殊环境，也需针对性的做出技术调整和突破，以使用极端传递环境的严苛挑战。而燃料作为火炬燃烧的核心成分，一直是火炬设计者精心考虑的重要方面，除了受到化学工业发展水平的影响外，节能、环保、燃烧安全及火焰颜色等均是影响火炬燃料选择的因素。

通过上图我们可以看到，早期的奥运会火炬主要是以金属镁作为燃料。镁的熔点为 65.1 摄氏度。在空气中就能点燃燃烧，发出耀眼的白光。但镁十分活泼，同时由于成本较高，燃烧颜色不够美观，后不再采用。

天然树脂松香也曾短暂的出现在奥运会火炬燃料中，但是树脂在燃烧过程中会产生大量有毒气体和烟雾，而且有刺鼻的气味。燃烧中途易熄灭，火焰的焰色也并不美观，因此天然树脂松香也只是昙花一现。

液化石油气出现在了 1972 年慕尼黑奥运会上，但液化石油气是一种易燃物质，空气中含量超标后遇明火即爆炸。同时在燃烧的过程中对附近的观众的身体 健康 和生态环境也造成了不低的危害和污染，之后也淡出了奥运会的火炬之中。

火药、汽油、酒精和特制橄榄油等等也在奥运会的 历史 上短暂的留下了一笔，1996 年亚特兰大夏奥会首次以丙烯作为燃料，丙烯燃烧虽然可以产生清晰显目的火焰，但却会产生污染严重的黑烟。2000 年悉尼夏奥会火炬采了用更为环保的混合燃气，丙烷和丁烷以 35:65 的比例混合燃烧产生的火焰无烟尘且清晰明亮。

此外，丁烷丙烷混合燃料沸点低，在常温常压下易气化的特点大大减轻了燃料罐的重量，且更为经济。在此之后举办的 2004 年雅典夏奥会、2006 年多哈亚运会等，均采用了相似的燃料方案。

近代奥运会的火炬燃料通常采用的是丙烷，价格低廉且温度范围比较宽，常温加压后更易液化，便于贮存在火炬中。丙烷燃烧只形成水蒸气和二氧化碳，没有其他物质，不会对环境造成污染，属于清洁燃料，符合“绿色奥运”的理念。同时丙烷气体燃烧的火焰颜色为亮黄色，这样的颜色便于识别和电视转播、新闻摄影的需要。这也使得丙烷成为了众多奥运会火炬燃料的首选。

2020 年东京奥运会和 2022 年北京冬奥会的火炬燃料都采用了氢气，但两者之间也存在本质上的差别。当时日本计划借助东京奥运势头，大力发展氢能。不仅有丰田车企提供的氢能大巴、作为运动员往返场馆与奥运村之间的工具，同时日本政府还专门在奥运村附近建设了加氢站。但氢能利用涉及“制备、储存、运输、应用”多个环节，对氢能综合利用水平要求很高。最终由于受到氢燃料电池市场空间小，制氢、储氢、运氢等环节仍有技术瓶颈，同时成本层面也面临着很大的压力，再加上疫情控制不力等因素影响，最终奥运氢能源秀只能搁浅。

而北京 2022 年冬奥会却顺利实现了氢能利用的多个场景，开展制、储、运、加氢全供应链建设，氢能发动机已装配在公交、物流等不同车型；试制氢燃料电池发电车作为赛事场馆应急电源备用，配置输出功率为 400kW 氢燃料电池发电系统，可实现无时差供电切换。北京冬奥会将在延庆和张家口赛区投入 789 辆氢燃料大巴车服务赛事，赛后将转换为城市公交。氢能在北京冬奥会的应用，推动了氢能在交通、发电、供能、工业等多领域全场景示范推广应用，带动全产业链技术进步与产业规模化、商业化发展。

（2022 年北京冬奥会火炬设计灵感：北京将是第一个先后举办过夏奥会和冬奥会的“双奥之城”。2022 年北京冬奥会火炬是向中国首都的奥运遗产致敬，设计上和 2008 年北京奥运会主火炬造型相似，看起来像一个大卷轴。）

目前京张尤其是张家口已形成产业链齐全，具备一定发展潜力的氢能产业发展格局。值得一提的是，2 月 4 日，北京冬奥会张家口赛区火炬台创新采用绿氢作为燃料，点亮冬奥史上首支“绿氢”火炬。氢气被认为是最为清洁环保的燃料，其燃烧产物只产生能量和水，是完全的零排放燃料。而根据氢气制备的来源，以煤炭为原料制取的氢气被称作“灰氢”，以天然气为原料制备的氢气被称为“蓝氢”，用可再生能源电解水制备的氢气被称为“绿氢”，是最为环保绿色的氢气。

百年奥运火炬的变迁是全球能源领域大调整、大变革的缩影，全球能源技术创新进入高度活跃期，呈现多点突破、加速应用、影响深远等特点。供给侧的可再生能源、非常规油气已进入大规模应用阶段，需求侧的电动 汽车 和转化环节的智能电网处在市场导入期，可燃冰开发、碳捕获封存等技术有望取得新突破。能源技术革命已经引发了产业革命，将对能源供应结构、生产和利用方式、产业组织、地区格局产生深远影响，并将引领全球进入新一轮工业革命。

冬奥会环保理念是绿色环保。

为了实现碳中和，北京冬奥组委采取了多项措施，例如对场馆进行改造、利用节能交通工具以及使用绿色能源。

除了利用可再生能源提供电力外，冬奥会场馆还将遵守中国有关绿色建筑或冰雪运动场馆的新标准。

报道称，根据组织者在冬奥会开幕前发表的一项可持续发展报告，“清洁能源”和节能车辆将占到本届冬奥会全部车辆的八成以上。

北京冬奥会将主要利用北京和张家口的大型造林项目抵消碳排放，同时也利用赞助商捐赠的碳排放权额度。

就在中国希望本届冬奥会能够利用其“绿色”措施铺就一条前进道路的同时，可持续发展已经日益成为奥运会的组成部分。

意义

对于中国而言，环保政策是一项国策。中国在2018年通过的宪法修正案中首次写入了“生态文明”内容，这意味对环保的重视。2020年中国宣布努力争取2060年前实现碳中和。

本届冬奥会一共利用了6个北京2008年奥运会竞赛和非竞赛场馆。开幕式上出现的小小火炬直接成为“冬奥圣火”的一幕，也体现了环保的理念。

在堪称国家秀场的冬奥会上，把环保作为优先考虑，其原因可能有两点。

一是向国际社会展现“负责任大国”的立场。二是在国内增强环保意识。

“绿色办奥”是北京冬奥会的重要理念之一，全部场馆100%使用清洁能源供电更将会是奥运史上的创举。

为保障北京冬奥会绿电供应，我国在多个环节进行了技术创新。凭借多年实践和探索，北京冬奥会三大赛区26个场馆全部实现绿色供电，这些绿电主要由河北张家口的光伏发电和风力发电提供，不仅在奥运史上尚属首次，也实现了人类能源史上一次重要突破。

为此，我国创新研发建设了张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程，将张北地区原本分散四处的风电场、光伏电站连成了一个有机整体。该工程采用我国原创的柔性直流电网新技术，创造了12项世界第一，具有可控能力强、功率调节速度快、运行方式灵活等特点，能够有效抑制交流电压波动，减少功率波动对受端电网影响，成为破解新能源大规模并网消纳难题的“金钥匙”。

优化设计、废旧材料回收利用、可再生能源使用等减少碳排放。所有新建室内场馆全部达到《绿色建筑评价标准》三星级标准。

既有场馆通过节能改造达到《既有建筑绿色改造评价标准》二星级标准。同时，北京冬奥会在4个冰上场馆使用全球变暖潜能值（GWP）为1的二氧化碳制冷剂，这也是该技术首次在冬奥会上使用。

为了降低碳排放量，北京市建设了一张“冬奥绿色低碳公共交通网”。

在这张交通网中，京张高铁、京礼高速两条主干线路将北京赛区、延庆赛区、张家口赛区相连，打造出“两地三赛区1小时交通圈”。

制定赛时交通运行政策，鼓励观众优先选择高铁、地铁、公交出行；在各赛区推广电动汽车、氢能源汽车的使用，确保赛区内赛事服务客运车辆基本使用清洁能源，节能与清洁能源车辆在小客车中占比100%，在全部车辆中占比将达到85.8%，为历届冬奥会最高，并通过智能交通系统和管理措施，提高车辆运行效率。

首先对中国而言，实现碳达峰和碳中和目标将推动能源结构和产业结构的调整和优化。要不断提高清洁能源利用率，提高太阳能、风能等可再生能源利用率，布局氢能。工业，促进清洁低碳能源结构。作为全球最大的氢能生产国，未来几年中国与德国和欧盟将有很多交流合作的机会，共同探讨和完善与绿色氢能发展相关的技术和国际规范标准。依托丰富的风能、太阳能等可再生能源和水资源，海南应抓住当前能源转型和政策支持的机遇，积极寻求与德国和欧盟国家在氢能技术交流、绿色融资等方面的深度合作和区域氢经济发展。

其次可以完善氢能产业链。氢能产业链的上游是氢的制备，主要技术方法包括传统能源的热化学重整、水电解和水的光解等；中游是氢气的储运环节，主要技术手段有低温液体、高压气体和固体物质储存。氢下游是氢的应用，可以渗透到传统能源的方方面面，包括交通运输、工业燃料、发电等。主要技术是直接燃烧和燃料电池技术。

再者氢燃料电池汽车是最广为人知的氢工业应用之一。大家也一致认为，氢燃料电池汽车和纯电动汽车是相辅相成的关系。而且，氢能是真正的零排放、零污染。氢能电动汽车的发展意义深远。

氢气是一种清洁高效的二次能源载体，应用场景丰富。以氢替代化石燃料的氢经济被广泛认为是未来能源安全和可持续发展的解决方案。常用的制氢方法有以煤、天然气为代表的化石燃料制氢、焦炉煤气制氢和氯碱制氢的工业副产品制氢、水电解制氢等。其中，化石燃料制氢的生产规模最大，技术成熟度最高。目前，全球约95%的氢气产量来自化石燃料。以化石燃料为原料的传统制氢行业在生产过程中会排放大量的二氧化碳。

绿色冬奥包括绿色场馆、绿色能源、绿色出行等等。

例如，张家口赛区主要使用的是氢燃料汽车，记者指的这上面四个是氢燃料的储存罐，通过发动机，驱动轮胎来行驶。

燃料制氢所需的电力全部来自张家口地区丰富的可再生能源“风光”发电。除了低碳交通，今年，北京冬奥会三大赛区场馆照明、运行100%使用绿色电能，这在奥运史上尚属首次。

绿色东奥的实施：

在电力方面，本届冬奥会充分利用张家口的风能、太阳能，通过张北柔性直流电网工程，实现张北地区的风能、太阳能等绿电入网，且全部场馆100%供应绿电。

在场馆建设和运行方面，本届冬奥会首次大规模采用二氧化碳制冰，国家速滑馆、首都体育馆等四个场馆均采用二氧化碳跨临界直冷制冰系统。

在交通服务和手持火炬方面，本届冬奥会在延庆、张家口赛区的交通保障服务上，大规模应用氢燃料车辆，支持区域绿色环保。我国境内火炬接力所用火炬，也全部应用氢燃料。

在可降解材料方面，本届冬奥会全面应用生物可降解餐具。由秸秆、玉米等原材料制作的生物可降解餐具替代塑料制品，全面应用于冬奥场馆。