什么是低碳经济

8月24日，银龙股份（603969）强势涨停，报4.21元。值得注意的是，该股成交量达到1.73亿，远超近期成交额。

工信部称，将以重大关键技术突破和创新应用需求为主攻方向，进一步强化产业政策引导，将碳基材料纳入“十四五”原材料工业相关发展规划，并将碳化硅复合材料、碳基复合材料等纳入“十四五”产业 科技 创新相关发展规划，以全面突破关键核心技术，攻克“卡脖子”品种，提高碳基新材料等产品质量，推进产业基础高级化、产业链现代化。

而银龙股份持有天津聚合碳基研究院51%股权，标的企业专注于碳基类产品研发，目前正与相关单位合作推进时速300-350公里高铁粉末合金制动系统的合作和时速400公里以上的碳基高铁刹车等项目，相关项目尚在推进中。

碳基材料将纳入十四五产业规划

近日，工信部表示将把碳化硅复合材料、碳基复合材料等纳入“十四五”产业 科技 创新相关发展规划。

碳化硅是第三代半导体材料之一，其介电击穿强度大约是硅的10倍，主要用于生产功率半导体器件，适用于高温、高压、高功率的场景。而碳基复合材料包括碳纳米管、碳纤维、石墨烯等，具有较多优异的力学、电学和化学性能，未来主要应用于国防 科技 、卫星导航、气象监测、人工智能、医疗器械等领域。

当前，我国正处于加快产业升级转型期，同时面临着美国强势的 科技 封锁。在以半导体为代表的传统高端产业方面，我国起步较晚，与国际先进水平差距较大，想要奋起直追世界领先水平，在国外竭力打压下，面临阻碍较大。

而碳化硅、碳基复合材料是当今世界 科技 界的新兴领域，尚处于行业起步阶段，国内外发展差距较小，有望成为我国 科技 产业弯道超车的重要赛道，因此受到国家高度重视。

其实，近年来国家高度重视颠覆性技术发展，十四五规划草案及国家多次会议、文件提及碳化硅等产业。

碳基材料核心分支

碳基材料主要可以分为碳化硅和石墨烯，碳化硅是第三代半导体材料之一，国内外厂商差距有限，国内厂商有望借助国家政策推动实现弯道超车。

在第一、第二代半导体材料领域，我国起步较晚，与国外差距较大。而在碳化硅等第三代半导体材料领域，国内厂商起步与国外厂商差距较小，且渗透率较低，国产替代空间巨大，在“十四五”等国家政策的密集推动下，国内厂商有望实现技术弯道超车。

今年3月两会期间，全国政协委员提出，第三代半导体是国家2030规划和“十四五”国家研发计划确定的重要发展方向，是我国半导体产业弯道超车的机会，要重点扶持、协同攻关第三代半导体产业，可以在国内重点扶植3-5家世界级龙头企业，加大整个产业链条的合作力度。

石墨烯被誉为“新材料之王”，具有优秀的力学特性和超强导电性导热性等特性，下游覆盖散热材料、新能源电池、柔性显示和复合材料等热门领域，并在未来有望完成对传统电容、锂电池材料的全面替代，行业正处于技术突破需求爆发的前夜。

全球石墨烯市场规模稳步增长，2020年末全球石墨烯市场规模为95亿美元，未来5年有望保持40%的复合增速。其中，中国市场规模约占30%，并有逐年提高的趋势，未来将成为全球最大的石墨烯消费国家。

目前，国内外石墨烯市场正处于起步阶段，产品尚未成熟，但市场增速快。石墨烯产业链上游的原料为石墨，中国是全球最大的石墨生产国；产业链中游主要为石墨烯的制备，其中氧化还原法常用来制备石墨烯粉体，化学气相沉积法常用来制备大尺寸的石墨烯薄膜。

下游需求方面，国内新能源领域占据四分之三的需求，包括新能源超级电容与锂电池导电剂，随着新能源 汽车 加速渗透，行业将迎来高增速。2020年，全球石墨烯导电剂市场规模20亿美元，年复合增长率约64%，石墨烯超级电容市场2021年底预计达到0.84亿美元，到2030年有望达到6.1亿美元，年复合增速超过20%。

东兴证券表示，碳基材料的意义不仅在于其本身的优异性能，其更是会对产业带来全方位的带动，第三代半导体器件主要的应用领域如新能源车、光伏和高铁等，未来的主战场都集中在中国，国内企业也与部分车企和家电企业等进行了配套和产业合作，国产器件逐渐导入终端产品供应链，为国内企业带来更多试用、改进的机会。我们认为碳化硅有望引领中国半导体进入黄金时代。

因为这东西技术含量太高，又太烧钱，一般高校玩不起，最多也就是做个关键材料，像催化剂和膜，弄台电化学工作站就可以让研究生干活发文章了，而要想搞膜电极，短堆，大堆不仅仅是材料的问题了，里面涉及一系列水电热控制和管理，需要N多年的积累和摸索。

特约撰稿人 邓伟斌/文

实现“碳中和”是未来全球最大的投资机遇，铂族金属中的铂、铱、钌等金属是发展氢能燃料电池技术的重要资源，能够帮助人类实现脱碳目标。

众所周知，碳中和瞄准的是减缓气候变化，那么气候变化会带来哪些后果呢？

全球气温上升的一个后果是海平面上升，这大部分原因是极地的冰山融化，外加温度升高导致海水膨胀。科学家最近发现，全球变暖的另外一个后果是导致大量藻类植物在格陵兰冰盖上生长，加速格陵兰冰盖融化。格陵兰冰盖是北半球最大冰盖，面积约为英国的7倍。如果格陵兰冰盖全部融化，全球海平面将上升7米，这对于一些沿海地区来说将是“灭顶之灾”。

温度的升高和二氧化碳浓度的增加也会严重影响地球的动植物。根据IPCC的研究，气温升高2摄氏度，脊椎动物将减少8%，植物减少16%，而昆虫则会减少18%。人类的食物来源会受到复杂的影响。地球的永冻土层覆盖了无数的史前动植物遗骸。气温升高会导致永冻土层解冻，释放出其中封存了1.6万亿吨碳，相当于目前空气中碳的两倍……

要实现碳中和、碳达峰，发展可再生、水电、风电、光伏以及生物质的应用是一个方向。作为新能源的载体，电力和氢气具有来源多样化、驱动高效率、运行零排放和互相可转化的特征。氢能和电力是互相可以转化的，也就是说波谷储电、波峰供电，燃料电池蓄能发电系统和抽水蓄能发电当中可以互补，特别是在供电高峰区里面建立蓄能发展、发电，这是很好的发展方向。在商用车领域推动氢能燃料电池应用，对于实现碳达峰、碳中和是有十分重要的意义的，而且燃料电池也适应于长途交通和重载交通。

燃料电池 汽车 中的氢燃料电池几乎都是含有铂基催化剂层的质子交换膜（PEM）燃料电池。中国、美国、日本以及欧洲道路上的电动 汽车 总量（包括商用车和乘用车）的目标增长，预计将从2020年的数万辆增加到2030年的1100万辆以上。基于这一增长，燃料电池 汽车 对铂金的需求预计将在2030年增加超过100万盎司（31吨）的年度需求，或超过当前年市场需求量的10%。

人的生活离不开环境，同样环境的发展也离不开人，人类每天产生大量的对环境和人类自己有害的物质，如二氧化碳等，人类如果不及时的约束自己的行为就会造成很严重的后果。所以，人们提出了环保的理念，提出了低碳的口号。但是落实与执行的并不多，所以说人们虽然有了环保与低碳的意识，但是还有很多没有落实到行动。但是只要我们从自己做起，从小事做起，大家共同努力，持之以恒，就一定能为社会、也为自己留下一片碧水蓝天。只要我们从大处着想，小处着手，从自己做起，从小事做起，大家共同努力，持之以恒，就一定能为社会、也为自己留下一片碧水蓝天。

（一）环保观念

21世纪注定是环保的世纪，人类在饱受了大自然的残酷报复后终于有了更清醒的认识，也开始逐渐认识到环保是多么迫切紧要的现状，环保不应该只是少数人该做的事情，而是应该全民一起行动，把环保融入到生活中。人类的生活离不开环境，所以人类必须保护好自己赖以生存的环境。我们应当让环保来引领人们的生活，让每个人都树立环保观念，并且用实际行动来改变我们的生活。环保不应该只是句口号，我们需要的更多的是实践，让绿色环保充斥在生活中的方方面面，让绿色环保来引领生活的潮流。

环保观念应该从生活的各个细节来体现出来，让人们时时刻刻体会到环保是我们对自己生活的环境的一种态度，而不是敷衍的去执行。提高人们生活中的环保意识应主要从下面两点提高：

（1）人们应该首先自己确立自身环保道德规范，主要是通过宗教及自身的道德两种手段。自身规范的目的就是使人们在内心不愿去破坏环境，而是自己约束自己，破坏环境的事不去做而且见到了要去制止，通过自身的准则来规范自己的行为。其目的在于使人产从良心上去遵守保护环境的规范，而这种制约是最为长远以及最为有效的，同时也是成本最低的。

（2）国家通过制定法律来规范人们对环境的行为，法律对于环保的意义在于使人们不敢去随意破坏环境。

（二）低碳意识

随着二氧化碳排放量的增加，全球气候逐渐变暖，高山冰川也在逐渐消退，在过去的四十年里北极冰厚度已经下降了大约40%，全球海平面上升了约3倍。所以低碳环保势在必行，每个国家每个人都应当积极的投身到这项活动中来。

经过世界各个国家的大力倡导与推行，低碳观念已经得到了很多人的一致认同，并且已经逐渐成为人们生活中的绿色时尚，但是要落实到实际和现实生活中还是有不小的障碍与阻力，人们的低碳意识仍待加强。低碳意识不仅是当今社会的流行语，更是关系到人类未来的战略选择。提升低碳意识，对自己的生活方式或者消费习惯进行简单易行的改变。一起行动来减少全球温室气体的排放，意义十分重大。积极自觉地践行低碳生活，既是为了更好地保护我们的生态环境，也是为了有效节约能源。树立人们的低碳意识，仅仅靠口号与倡导是不行的，还需要货真价实地去实行。公民和社会主体自身，更要有时不我待的低碳意识，多研究低碳哲学，多履行环保公民责任，多树立碳预算、个人碳预算意识，多让自己为低碳经济发挥出应有的作用。更多社会主体都行动起来了，低碳意识才能得到全面、踏实、自觉地落实。换言之，低碳意识是一件利国利民利环境的好事情，这种“好”要能让公民和社会主体得到可触可摸的经济效能，低碳意识的积极性、主动性和创造性行为就会更强。

（三）低碳环保生活

“低碳环保生活”(low-carbonlife)，就是指人们生活作息时所耗用的能量要尽力减少，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放量，从而减少对大气的污染，减缓生态恶化 。如果说环境保护，保护动物，节约资源已经成为我们的行为准则，那么低碳生活则是我们需要建立的绿色生活方式。“低碳环保生活”是一种态度，我们应当积极提倡并去实践这种新型的生活。“低碳环保生活”是对旧的生活习惯的一种改变，我们会“牺牲”很多，但是在全球气候变暖和环境恶化速度加快的今天，我们不能够让“低碳环保”仅仅停留在概念与理念阶段而是应该赶快行动起来，去积极倡导和实践。我们应当注意节油，节电，节水，从点滴做起，低碳环保从我做起。

一 用节能灯替换一般的灯泡；不开汽车改骑自行车，或步行；

二 在使用电脑时，尽量使用低亮度，开启程序少些等，这样可以节电；

三 如果可以，尽量少看电视。建议多看书，既可节电，也可以增长知识；

四 一旦不用电灯、空调，随手关掉；手机一旦充电完成，立即拔掉充电插头；

五 少用纸巾，重拾手帕，保护森林；

六 尽量少使用一次性牙刷、一次性塑料袋、一次性水杯；

七 科学地勤俭节约；

八 电池不可以乱丢；

九 衣服多选棉质、亚麻和丝绸，不仅环保、时尚，而且优雅、耐穿。

以上这几条都是生活中很容易做到的，但是他们却对低碳生活的实施起到很大的作用。所以，只要我们从生活中的点滴做起，慢慢发展成一种习惯，绿色生活就会逐渐在我们的生活环境中形成。低碳生活节能环保，有利于减缓全球气候变暖和环境恶化的速度，此举势在必行，减少二氧化碳排放，选择低碳生活，是每位公民应尽的责任。

低碳生活代表着更健康，更安全，更自然，同时也是一种低成本，低代价的生活方式。低碳不仅是企业行为，也是一种趋于时代潮流的生活方式。作为大学生的我们应当让低碳从自己做起，从身边做起，同时主动参加各种和环保低碳有关的竞赛，充分利用自己的知识贡献自己的一份力量。

（四）低碳经济

所谓低碳经济，是指在可持续发展理理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。

低碳经济实质是高能源利用效率和清洁能源结构问题，核心是能源技术创新、制度创新和人类生存发展观念的根本性转变。低碳经济的发展模式，为节能减排、发展循环经济、构建和谐社会提供了操作性诠释，是落实科学发展观、建设节约型社会的综合创新与实践。发展低碳经济，构建低碳城市不仅是政府、专家的事积极树立低碳生活理念也是每个公民应尽的责任。低碳经济不仅意味着制造业要加快淘汰高能耗、高污染的落后生产能力推进节能减排的科技创新，而且意味着引导公众反思哪些习以为常的消费模式和生活方式是浪费能源、增排污染的不良嗜好，从而充分发掘服务业和消费生活领域节能减排的巨大潜力。我们应当从自己做起，从每个细节做起，即使是再小的一份力量，都是对发展低碳经济构建低碳社会的一种支持。发展低碳经济是我国每个公民应尽的责任，也是我国实行可持续发展战略，转变经济发展模式难得的机遇。在全球气候变暖的情形下，以低能耗、低污染为基础的低碳经济已经成为全球热点，节能减排势在必行，低碳发展已经逐渐成为社会发展的必然趋势。低碳生活不仅是一种态度，一种义务，更是一种责任。

走向低碳化时代是大势所趋。一直以来，人类对碳基能源的依赖，导致CO2排放过度，带来温室效应，对全球环境、经济，乃至人类社会都产生巨大影响，严重危及人类生存，这比经济危机更为可怕。解决世界气候和环境问题，低碳化是一条根本途径，也是人类发展的必由之路。　低碳化是一项系统工程，必须从经济和社会的整体出发，努力构建低碳化发展新体系，着重在七个方面实现“低碳化”。

（1）能源低碳化

能源低碳化就是要发展对环境、气候影响较小的低碳替代能源。低碳能源主要有两大类：一类是清洁能源，如核电、天然气等；一类是可再生能源，如风能、太阳能、生物质能等。 （2）交通低碳化

当今交通领域的能源消费比30年前翻了一倍，其排放的污染物和温室气体占到全社会排放总量的30%。面对不断恶化的气候和环境，交通运输领域必须转变发展方式，实施交通低碳化是必然趋势。我国在实行交通低碳化中，发展新能源汽车和电气轨道交通现已成为发展交通的新亮点。

（3）建筑低碳化

目前世界各国建筑能耗中排放的CO2约占全球排放总量的30%—40%。中国作为当今世界的第一建设大国，十分重视推广太阳能建筑和节能建筑，积极推进建筑低碳化进程。

（4）农业低碳化

中国一直重视农业的基础地位，在实施农业低碳化中主要强调植树造林、节水农业、有机农业等方面。

（5）工业低碳化

工业低碳化是建立低碳化发展体系的核心内容，是全社会循环经济发展的重点。工业低碳化主要是发展节能工业，重视绿色制造，鼓励循环经济。

节能工业包括工业结构节能、工业技术节能和工业管理节能三个方向。通过调整产业结构，促使工业结构朝着节能降碳的方向发展。着力加强管理，提高能源利用效率，减少污染排放。主攻技术节能，研发节能材料，改造和淘汰落后产能，快速有效地实现工业节能减排目标。

绿色制造是综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响最小，资源利用率最高，从而使企业经济效益和社会效益协调优化。

工业低碳化必须发展循环经济。工业循环经济，一要在生产过程中，物质和能量在各个生产企业和环节之间进行循环、多级利用，减少资源浪费，做到污染“零排放”。二要进行“废料”的再利用。充分利用每一个生产环节的废料，把它作为下一个生产环节的或另一部门的原料，以实现物质的循环使用和再利用。三要使产品与服务非物质化。产品与服务的非物质化是指用同样的物质或更少的物质获得更多的产品与服务，提高资源的利用率。

（6）服务低碳化

中国服务业的发展必须走低碳化道路，着力发展绿色服务、低碳物流和智能信息化。

绿色服务，是有利于保护生态环境，节约资源和能源的、无污、无害、无毒的、有益于人类健康的服务。

低碳物流要实现物流业与低碳经济的互动支持，通过整合资源、优化流程、施行标准化等实现节能减排，先进的物流方式可以支持低碳经济下的生产方式，低碳经济需要现代物流的支撑。

通过服务智能信息化，可以降低服务过程中对有形资源的依赖，将部分有形服务产品，采用智能信息化手段转变为软件等形式，进一步减少服务对生态环境的影响。

（7）消费低碳化

低碳化是一种全新的经济发展模式，同时也是一种新型的生活消费方式，实行消费的低碳化。消费低碳化要从绿色消费、绿色包装、回收再利用三个方面进行消费引导。

绿色消费也称可持续消费，是一种以适度节制消费，避免或减少对环境的破坏，崇尚自然和保护生态等为特征的新型消费行为和过程。

绿色包装是能够循环再生再利用或者能够在自然环境中降解的适度的包装。

消费环节必须注重回收利用。在消费过程中应当选用可回收、可再利用、对环境友好的产品，包括可降解塑料、再生纸以及采用循环使用零部件的机器等。对消费使用过可回收利用的产品，如汽车、家用电器等，要修旧利废，重复使用和再生利用。

结语：在如今这个环保盛行的社会，我们要要绿化的不仅仅是我们周围的环境，更要绿化我们的生活。我们要从生活的点滴做起，从自身做起，积极倡导与参与到环保、低碳的实际行动中来，让环保、低碳融入我们生活的方方面面，创建一个和谐、绿色、健康的生活方式，让绿色真正成为一种时尚。

参考文献：

田晨. 低碳生活是一种更好的生活方式[J]世界环境，2008.

王宇寰．节能减排一一低碳的必由之路[M]．济南：山东教育出

版社，2OlO

孙桂娟．低碳经济概论[M]．济南：山东教育出版社，2010

氢能 【hydrogen energy】【】 通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢能是氢的化学能，氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%。由于氢气必须从水、化石燃料等含氢物质中制得，因此是二次能源。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等。氢能具有以下主要优点：燃烧热值高，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源。目前，氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。

煤炭石油等矿物燃料的广泛使用，已对全球环境造成严重污染，甚至对人类自身的生存造成威

胁。同时矿物燃料的存量，是一个有限量，也会随着过度开采而枯竭。因此，当前在设法降低现有常

规能源（如煤、石油等）造成污染环境的同时，清洁能源的开发与应用是大势所趋。氢能是理想的清洁能源之一，已广泛引起人们的重视。氢不仅是一种清洁能源而且也是一种优良的能源载体，具有可储的特性。储能是合理利用能量的一种方式。太阳能、风能分散间歇发电装置及电网负荷的峰谷差或

有大量廉价电能能都可以转化为氢能储存，供需要时再使用，这种储能方式分散灵活。氢能也具有可

输的特性，如在一定条件下将电能转化为氢能，输氢较输电有一定的优越性。科学家认为，氢能在二

十一世纪能源舞台上将成为一种举足轻重的能源。

l、氢的产生途径

1.1电解水制氢．

水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的

逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在

75-85％，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。利用电网峰谷差电解水制氢，作为一种贮能手段也具有特点。我国水力资源丰富，利用水电发电，电解水制氢有其发展前景。太阳能取之不尽，其中利用光电制氢的方法即称为太阳能氢能系统，国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换能量效率的提高，成本的降低及使用寿命的延长，其用于制氢的前景不可估量。同时，太阳能、风能及海洋能等也可通过电制得氢气并用氢作为中间载能体来调节，贮存转化能量，使得对用户的能量供应更为灵活方便。供电系统在低谷时富余电能也可用于电解水制氢，达到储能的目的。我国各种规模的水电解制氢装置数以百计，但均为小型电解制氢设备，其目的均为制提氢气作料而非作为能源。随着氢能应用的逐步扩大，水电解制氢方法必将得到发展。

1．2矿物燃料制氢

以煤、石油及天然气为原料制取氢气是当今制取氢气是主要的方法。该方法在我国都具有成熟的工艺，并建有工业生产装置。

（1）煤为原料制取氢气

在我国能源结构中，在今后相当长一段时间内，煤炭还将是主要能源。如何提高煤的利用效率及

减少对环境的污染是需不断研究的课题，将煤炭转化为氢是其途径之一。

以煤为原料制取含氢气体的方法主要有两种：一是煤的焦化（或称高温干馏），二是煤的气化。焦化是指煤在隔绝空气条件下，在90－1000℃制取焦碳副产品为焦炉煤气。焦炉煤气组成中含氢气55-60％（体积）甲烷23-27％、一氧化碳6-8％等。每吨煤可得煤气300－350m3，可作为城市煤气，

亦是制取氢气的原料。煤的气化是指煤在高温常压或加压下，与气化剂反应转化成气体产物。气化

剂为水蒸汽或氧所（空气），气体产物中含有氢有等组份，其含量随不同气化方法而异。我国有大批中小型合成氢厂，均以煤为原料，气化后制得含氢煤气作为合成氨的原料。这是一种具有我国特点的取得氢源方法。采用OGI固定床式气化炉，可间歇操作生产制得水煤气。该装置投资小，操作容易，其气体产物组成主要是氢及一氧化碳，其中氢气可达60％以上，经转化后可制得纯氢。采用煤气化制氢方法，其设备费占投资主要部分。煤地下气化方法近数十年已为人们所重视。地下气化技术具有煤

资源利用率高及减少或避免地表环境破坏等优点。中国矿业大学余力等开发并完善了"长通道、大断

面、两阶段地下煤气化"生产水煤气的新工艺，煤气中氢气含量达50％以上，在唐山刘庄已进行工业性试运转，可日产水煤气5万m3，如再经转化及变压吸附法提纯可制得廉价氢气，该法在我国具有一定开发前景．我国对煤制氢技术的掌握已有良好的基础，特别是大批中小型合成氨厂的制氢装置遍布各地，为今后提供氢源创造了条件。我国自行开发的地下煤气化制水煤气获得廉价氢气的工艺已取得

阶段成果，具有开发前景，值得重视。

（2）以天然气或轻质油为原料制取氢气

该法是在催化剂存在下与水蒸汽反应转化制得氢气。主要发生下述反应：

CH4＋H2O→CO＋H2

CO＋H2O→COZ＋HZ

CnH2h＋2＋Nh2O→nCO＋（Zh＋l）HZ

反应在800-820℃下进行。从上述反应可知，也有部分氢气来自水蒸汽。用该法制得的气体组

成中，氢气含量可达74％（体积），其生产成本主要取决于原料价格，我国轻质油价格高，制气成本贵，采用受到限制。大多数大型合成氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料，催化水蒸汽转化制氢的工艺。我国在该领域进行了大量有成效的研究工作，并建有大批工业生产装置。我国曾开发采用间歇式天然气蒸汽转化制氢工艺，制取小型合成氨厂的原料，这种方法不必用采高温合金转化炉，装置投资成本低。以石油及天然气为原料制氢的工艺已十分成熟，但因受原料的限制目前主要用于制取化工原

料。

（3）以重油为原料部分氧化法制取氢气

重油原料包括有常压、减压渣油及石油深度加工后的燃料油，重油与水蒸汽及氧气反应制得含氢

气体产物。部分重油燃烧提供转化吸热反应所需热量及一定的反应温度。该法生产的氢气产物成本

中，原料费约占三分之一，而重油价格较低，故为人们重视。我国建有大型重油部分氧化法制氢装置，用于制取合成氢的原料。

1．3生物质制氢

生物质资源丰富，是重要的可再生能源。生物质可通过气化和微生物制氢。

（1）生物质气化制氢

将生物质原料如薪柴、麦秸、稻草等压制成型，在气化炉（或裂解炉）中进行气化或裂解反应可制得含氢燃料。我国在生物质气化技术领域的研究已取得一定成果，在国外，由于转化技术的提高，生物质气化已能大规模生产水煤气，其氢气含量大大提高。

（2）微生物制氢

微生物制氢技术亦受人们的关注。利用微生物在常温常压下进行酶催反应可制得氢气。生物质

产氢主要有化能营养微生物产氢和光合微生物产氢两种。属于化能营养微生物的是各种发酵类型的

一些严格厌氧菌和兼性厌氧菌）发酵微生物放氢的原始基质是各种碳水化合物、蛋白质等。目前已有

利用碳水化合物发酵制氢的专利，并利用所产生的氢气作为发电的能源。光合微生物如微型藻类和

光合作用细菌的产氢过程与光合作用相联系，称光合产氢。

1．4其它合氢物质制氢

国外曾研究从硫化氢中制取氢气。我国有丰富的H25资源，如河北省赵兰庄油气田开采的天然气中H多含量高达90％以上，其储量达数千万吨，是一种宝贵资源，从硫化氢中制氢有各种方法，我国在90年代开展了多方面的研究，各种研究结果将为今后充分合理利用宝贵资源，提供清洁能源及

化工原料奠定基础。

1．5各种化工过程副产氢气的回收

多种化工过程如电解食盐制碱工业、发酵制酒工艺、合成氨化肥工业、石油炼制工业等均有大量

副产氢气，如能采取适当的措施进行氢气的分离回收，每年可得到数亿立方米的氢气。这是一项不容

忽视的资源，应设法加以回收利用。目前化工厂副产氢气的回收，可提供一种较为廉价的氢源，应予

以重视。

2、氢的解和运输

氢在一般条件下是以气态形式存在的，这就为贮存和运输带来了很大的困难。氢的贮存有三种

方法：高压气态贮存；低温液氢贮存；金属氢化物贮存。

2．l气态贮存

气态氢可贮存在地下库里，也可装人钢瓶中，为减小贮存体积，必须先将氢气压缩，为此需消耗较多的压缩功。一般一个充气压力为 20mp的高压钢瓶贮氢重量占只1.6％；供太空用的钛瓶储氢重量

也仅为5％。为提高贮氢量，目前正在研究一种微孔结构的储氢装置，它是一微型球床。微型球系薄

壁（1—10um），充满微孔（l0－10um），氢气贮存在微孔中，微型球可用塑料、玻璃、陶瓷或金属制造。

2．2、低温液氢贮存

将氢气冷却到-253℃，即可呈液态，然后，将其贮存在高真空的绝热容器中，液氢贮存工艺首先

用于宇航中，其贮存成本较贵，安全技术也比较复杂．高度绝热的贮氢容器是目前研究的重点，现在一种间壁间充满中孔微珠的绝热容器已经问世。这种二氧化硅的微珠导热系数极小，其颗粒又非常细

可完全抑制颗粒间的对流换热，将部分镀铝微珠（一般约为3％-5％）混入不镀铝的微珠中可有效地

切断辐射传热。这种新型的热绝缘容器不需抽真空，其绝热效果远优于普遍高真空的绝热容器，是一

种理想的液氢贮存罐，美国宇航局已广泛采用这种新型的贮氢容器。

2．3、金属氢化物贮存

氢与氢化金属之间可以进行可逆反应，当外界有热量加给金属氢化物时，它就分解为氢化金属并

放出氢气。反之氢和氢化金属构成氢化物时，氢就以固态结合的形式储于其中，用来贮氢的氢化金属

大多为由多种元素组成的合金。目前世界上己研究成功多种贮氢合金，它们大致可以分为四类：一是

稀土锎镍等，每公斤锎镍合金可贮氢153L。二是铁一钛系，它是目前使用最多的贮氢材料，其贮氢量

大，是前者的4倍，且价格低，活性大，还可在常温常压下释放氢，给使用带来很大的方便。三是镁系，这是吸氢量最大的金属元素，但它需要在287℃下才能释放氢，且吸收氢十分缓慢，因而使用上受限制。四是钒、铌、锆等多元素系，这类金属本身属稀贵金属，因此进一步研究氢化金属本身的化学物理性质，包括平衡压力一温度曲线、生成食转化反应速度，化学及机械稳定性等，寻求更好的贮氢材料仍是氢开发利用中值得注意的问题。带金属氢化物的贮氢装置既有固定式也有移动式，它们既可作为氢燃料和氢物料的供应来源，也可用于吸收废热，储存太阳能，还可作氢泵或氢压缩机使用。

2．4、氢气的运输

氢虽然有很好的可运输性，但不论是气态氢还是液氢，它们在使用过程中都存在在着不可忽视的

特殊问题，首先，由于氢特别轻，与其他燃料相比在运输和使用过程中单位能量所占的体积特别大，即使液态氢也是如此。其次，氢特别容易泄漏，以氢作燃料的汽车行驶试验证明，即使是真空密封的氢燃料箱，每24h的泄漏率就达2％，而汽油一般一个月才泄漏1％，因此对贮氢容器和输氢管道、接头、阀门都要采取特殊的密封措施。第三，液氢的温度极低，只要有一点滴掉在皮肤上就会发生严重的冻伤，因此在运输和使用过程中应特别注意采取各种安全措施。

3、氢能利用

早在第二次世界大战期间，氢即用作A—2火箭发动机的液体推进剂。1960年液氢首次用作航天动力燃料。1970年美国发射的"阿波罗"登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料。现在氢已是火箭领域的常用燃料了。对现代航天飞机而言，减轻燃料自重，增加有效载何变得更为重要。氢的能量密度很高，是普遍汽油的3倍，这意味着燃料的自重可减轻2/3，这对航天飞机无疑是极为有利的。今天的航天飞机以氢作为发动机的推进剂，以纯氧分为氧化剂，液氢就装在外部推进剂桶内，每次发射需用 1450m3，重约100t。

现在科学家们正在研究一种"固态氢"的宇宙飞船。固态氢既作为飞船的结构材料，又作为飞船

的动力燃料。在飞行期间，飞船上所有的非重要零件都可以转作能源而"消耗掉"。这样飞船在宇宙

中就能飞行更长的时间。

氢是21世纪重要的能源载体。以氢为燃料的燃料电池，燃烧时氢与氧结合生成水，是一种洁净的发电技术，顺应了全球的环保大趋势。

当前，世界著名的汽车厂商，为发展环保型汽车，加紧更新传统的车用燃料，纷纷决定采用氢能，掀起了一场氢能汽车开发的热潮。实验证明，使用氢燃料电池的汽车排放的碳仅为常规内燃机的

30％，造成的大气污染仅为内燃机的5％，美国汽车工业协会预测，到2002年，美国将生产约50万-

100万辆氢能汽车。

除汽车外，200年开始，美国、欧洲和日本将在飞机上推广氢燃料。据欧洲空中客车飞机公司预

测，最迟将于2002年，欧洲生产的飞机可大规模采用液氢为燃料。由于液态氢的工作温度为-253℃，因此必须改进目前的飞机燃料系统。德国戴姆勒一奔驰航空公司和俄罗斯航空公司已从1996年开始进行试验，证实在配备有双发动机的喷气机中使用液氢，其安全性有足够的保证。另外，由于同等重量的氢和汽油相比，氢提供的能量是汽油的3倍，但即使液态氢也需要4倍于汽油的容积，从而飞机设计师们面临的任务是将传统的机翼设计成可以容纳更多液氢的新型构造。

氢能的开发与应用研究在我国尚处于起步阶段，但随着技术进步，环境对清洁能源的要求不断提

高，氢能利用是发展的必然趋势，对氢源供应的要求必将日益增加。在发展过程中，应结合我国情况

积极开展扩大氢源、降低价格的研究，以便取得较好的经济效益和社会效益。

4、结束语

不久的将来，"氢经济社会"节省下石油、煤炭等化石燃料资源，基本废除内燃机动力系统，实现无污染排放，缓解温室效应，让环境更洁净、空气更清新。同时，氢能的使用也会带动可再生能源设备：电解水设备、燃料电池、储氢器等一系列新兴制造产业，全面推动经济发展。而核聚变电站、太阳能电站、风力电站及潮汐电站的发展又可以与氢能技术进一步结合，把人类利用能源的水平提高到新的水平。

总之，氢能的研究与开发有广宽的前景，随着氢能应用领域的逐步成熟与扩大，必然推动制氢方

法研究与开发。适合我国国情的廉价的氢源供应又将会进一步促进氢能的应用，为改善环境造福人

民作出贡献。

石墨烯被研究者和各大媒体誉为“新材料之王”，是人类已知强度高、韧性好、重量轻、透光率高、导电性佳的新型纳米材料。

集万千光芒于一身的石墨烯聚合电池，有着比能量高、充电速率快等优点，正好是当今电动 汽车 的痛点所在。比如早在2015年，华为瓦特实验室在日本第56届日本电池大会上发布的一项快充技术，这款3000mAh的石墨烯电池仅需5分钟，就可获得高达48%的电量。

更有甚者，早在2014年，西班牙Graphenano公司就与西班牙科尔瓦多大学，合作研究出了首例石墨烯聚合材料电池。

按他们的说法，这款电池有着诸多优点：

1. 一个石墨烯电池的比能量超过600wh/kg，储电量是当时市场最好产品的三倍，这个表现放在当今都能呈碾压态势（比如目前比亚迪磷酸铁锂电池的单体能量密度为150~160Wh/kg、特斯拉最新的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右）；

2. 单次续航里程可高达1000公里；

3. 单次完全充电仅需8分钟以内；

4. 使用寿命是传统氢化电池的四倍，锂电池的两倍；

5. 重量仅为传统电池的一半；

6. Graphenano表示，此款电池的成本比锂电池低77%。

如果从实验室角度看，这些数据我并不十分怀疑，因为石墨烯电池又被称为“圈钱利器”或“论文利器”。不信去大学看看就知道了，研究这东西很好发文章，但真到实用阶段，基本都哑火了。

验证这是不是故意贬低石墨烯电池，方法很简单。比如距今已经过去了4年之久，Graphenano公司再也没出现在我们的视野中。

从其官网看，最新的新闻基本都是参加国家会议或石墨烯在其他产品上的应用（比如牙科产品）。放着广阔的电动 汽车 市场不要，赚医学用品的钱，要么就是脑袋秀逗了，要么就是我们过分高估了他们的产品。

事实上就目前石墨烯在电池上的应用来说，主要是和硅结合，所谓的石墨烯电池，本质上还是属于锂电池。对锂离子电池来说，石墨烯作为碳基负极材料，是没有办法从根本上改变锂离子电池能量比数量级的。

在电池负极里面代替原来的石墨，虽然可以提升电池的整体容量和充电速度，但性能提升效果有限，并没到上文所述那般强势。

附：上图为斯坦福大学崔屹教授团队在Nature Nanotechnology上发表的题目为“Air-stable and freestanding lithium alloy/graphene foil as an alternative to lithium metal anodes”的研究成果。即便如此，其性能也没有达到碾压的程度。

当然，这并不是阻碍石墨烯电池面市的主要原因，量产化困难的主要原因在其内部。

1. 全石墨烯电池成本十分高昂，而且制备难度大，几乎不可能量产。现在公布的一些惊人数据基本都来自纯度极高的石墨烯电池，仅出现在概念阶段或实验室内；

2. “掺杂石墨烯电池”在锂电池上的作用是导电剂或电极嵌锂材料，但与传统的导电碳和石墨低廉的成本相比，前者带来的性能提升不足以吸引各厂家；

3. 石墨烯材料本身具有的高比表面积等性质，与现在的锂离子电池工业的技术体系无法相容；

4. 除此之外，比如其他材料的冲击（比如硅在做负极上有着更高的理论容量）和分散工艺难度高等问题，都制约着它在锂电池上的应用。

总之，首先要说明的是，石墨烯电池取代锂电池在中短期内基本是不可能的；“掺杂石墨烯锂电池”虽然有着一定的应用前景，但收效并不大，完全不足以撼动现今的格局。

目前，在世界范围内，新能源 汽车 已经成为大势所趋，全世界各国政策都是大力支持，并且，很多国家甚至都已经制定了传统燃油车退市的时间表，可以说，在未来一段时间内，新能源车或将全面取代传统燃油车。而新能源车当中，各国尤以发展纯电动车为主要方向。

在电动车当中，三电系统是核心，而其中的电池则是核心中的核心，电池作为动力能量以及全车电力的来源，担当着十分重要的角色。目前，电动车主流的电池都是采用锂电池，这种电池能量密度适中，而且也较为成熟，制造成本也比较有优势。但是，锂电池也有非常致命的弱点，比如，安全性差，容易引发火灾；比如，充电速度慢，最快也要几个小时。

不仅如此，锂离子电池的内部阻抗高。因为锂离子电池的电解液为有机溶剂，其电导率比镍镉电池、镍氢电池的水溶液电解液要低得多，所以，锂离子电池的内部阻抗比镍镉、镍氢电池约大11倍。如直径为18mm、长50mm的单体电池的阻抗大约达90mΩ。

除此之外，锂电池工作电压变化较大。比如电池放电到额定容量的80%时，镍镉电池的电压变化很小（约20%），锂离子电池的电压变化较大（约40%）。对电池供电的设备来说，这是严重的缺点，但是由于锂离子电池放电电压变化较大，也很容易据此检测电池的剩余电量。

而石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。石墨烯已经不是什么新鲜概念了，国内外众专家学者搞了t很多年，虽然有一些振奋人心的实验现象和成果，然而也仅仅是在实验室里的理论探究阶段，其制造加工、应用效能等方面都问题重重。因此，石墨烯电池现在还不能满足量产的条件，因此暂时无法取代锂电池。

什么是石墨烯电池

我们先了解下什么是石墨烯电池，它是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。

为什么石墨烯电池被称为神奇的材料

为什么没有取代锂电池

众说周知目前电动车的锂电池多采用三元锂电池或磷酸铁锂电池，但我国锂矿及钴矿储量不足，却成了潜伏在电动 汽车 发展道路上的一个阻碍，为了避免受制于人，必须开发新材料电池。因为石墨烯的优秀特性，所以它是一个不错的方向。

但为什么现在石墨烯电池没有取代锂电池呢？是因为石墨烯电池目前多方面技术难以突破，因此还是一种处于实验室的产物。

所以，石墨烯电池现在还不能满足量产的条件，因此暂时无法取代锂电池。

石墨烯电池在可预见的将来，都不太可能取代锂电池。 一方面，技术还不成熟。另外一方面，成本还降不下来。除此之外，在安全性，稳定性等很多方面，都还有很多工作要做。而且，就算石墨烯电池真做出来并大规模应用了，也未必就能应用在电动车上，取代目前流行的锂电池。核电站有很多的优点，不代表核电站就可以随便取代其他类型的发电站。同理，石墨烯电池未必就适合在电动车上应用。只有在适合的应用场景下，特定的技术才能发挥最大的优势。

1.石墨烯电池从实验室走向市场需要一个过程，而这个过程目前还没有开始

科研成果转化成市场产品需要一个过程，而且不是每一种技术都适合大规模商用。目前来看，如果所谓石墨烯电池到底是什么也没有一个共识。 应用了一点点石墨烯作为电极材料就算石墨烯电池吗？目前市场上敢打出“石墨烯电池”这个招牌的电池，除去骗子之外，基本都是这种“掺/用了石墨烯的锂离子电池/铅酸电池”。而想象中的全石墨烯型电池，目前的确存在，但仅仅存在于实验室而已。 还远远达不到产业化标准。石墨烯潜在的应用场景也不仅仅是取代传统电池。事实上，石墨烯可能会在新型柔性电池、器件、显示、催化剂等方面更有前途。考虑到锂电池相当不错的综合表现，不错的性能，成熟的产业，较为低廉的价格，石墨烯在可预见的将来是不可能取代锂电池的。一个技术的实际价值不仅仅取决于性能，也取决于性价比，稳定性等很多方面。石墨烯想要有一天超过锂电池，成为最适合应用于 汽车 上的电池选项，必须要石墨烯在实验室表现出锂电池难以比拟的优势，随后再被各大厂商大力推广。 而目前来看，石墨烯电池还很不成熟，并没有表现出相对于锂电池的重大优势，因此，石墨烯电池连取代锂电池的可能性都不存在。 从实验室走向市场需要一个过程，对石墨烯电池而言，这个过程还没有开始。因为，还没有找到走向市场的理由。

2.石墨烯技术可能会用于加强锂电池而不是取代

虽然石墨烯电池技术是一种更新，可能也更强大的技术，但是锂电池本身也是电池技术多年来的结晶。锂电池本身有很多优点，才得以成为目前最主流的 汽车 电池。 石墨烯技术的确给电池技术的突破提供了一种可能性，但是，不代表石墨烯就一定可以完完全全顶替锂电池。 在未来，如果石墨烯相关的研究成熟，技术有了突破，把研究成果应用于锂电池，从而提高锂电池的性能，这个可能性也比石墨烯完全取代锂电池高得多。任何一种材料都有其特性， 石墨烯表面特性受化学状态影响巨大，稳定性，循环寿命等等都有很多问题，如果刻意追求用石墨烯替代锂电池，很有可能生产出实用性还不如锂电池的石墨烯电池。

综上所述， 一方面石墨烯电池技术还不成熟，另外一方面，石墨烯也未必是升级取代锂电池的理想选择。 因此，目前为止没有人会想要用石墨烯电池取代 汽车 锂电池的。

近日，菲科斯公司推出了一款石墨烯电池 汽车 ，非常吸引眼球。

石墨烯电池技术 汽车 的出现，很大程度上会大大缓解纯电动 汽车 的所带来的充电时间问题以及满电状态下的行驶里程焦虑！

不过目前市面上宣称的“石墨烯电池”是一个不准确的概念，准确的讲基本上都是在材料中加入一点石墨烯，以提高锂电池的部分性能，可以叫为石墨烯基锂离子电池。

这一技术的最大特点就是能够大幅提高电池的热稳定性和使用寿命，要知道之前的锂电池在高温下工作不仅效率低，而且会极大地降低寿命。

石墨烯，是由碳原子组成的单原子层平面薄膜，是目前世界上已知的最轻薄、最坚硬的纳米材料，因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，使石墨烯成为了世界上导电性最好的材料。

目前，几乎所有的商品锂离子电池都采用石墨类负极材料，在负极性能相似的情况下，锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料。由此可见，石墨烯在锂离子电池里面可能发挥作用的领域只有两个：直接用于负极材料和用于导电添加剂。

但是使用石墨烯作为导电剂成本比普通的炭黑高很多，锂电池的成本是关键的控制因素，不降低原材料的成本，即使石墨烯电学性能再好，一吨几十万的成本消耗电池厂家也用不起。

如果综合考量材料成本、生产工艺、加工性和电化学性能，其制造加工、应用效能等方面都问题重重。石墨烯可以作为锂电池的调味品，但是作为主材就不太合适了。因此，石墨烯电池替代锂电池成为电动 汽车 电池的可能性很小，产业化前景渺茫。

我认为石墨烯或者石墨烯复合材料实在电池领域产业化前景渺茫。主要是由于价格特别昂贵和制作工艺复杂，所以很难 取代现在广泛应用的锂电池。 这个问题问的真的很专业，但是下面好多 汽车 达人的回答并不完全正确。

首先，来聊聊这个问题存在的误区。我身边有好多课题组在做锂电和石墨烯的相关研究，为了详细的回答这个问题，今天午饭还特意跟相关领域的科研人员讨论了这个话题，现在来为大家详细的解答一下这个问题。首先纠正一下各位 汽车 达人的错误之处主要在于没有对 掺杂石墨烯电池 和 全石墨烯电池 进行区分，而两者的区别无论在 工艺 还是 价格 上都是天壤之别的。在科研界，全石墨烯电池的研究人员也并不多，至于为什么大家也不难想象了。 除了，现在的热点锂离子电池，石墨烯作为电极材料应用在储能材料上的例子比比皆是，例铝离子电池也广泛的应用了石墨烯材料（Advanced,Energy Materials, 2017, 1700051. Advanced Materials, 2017, 29, 1605958,etc),钠离子电池（ Journal of Materials Chemistry，2017,3179 ）等等，总觉得什么材料大家都想用石墨烯掺杂一下看看性能。 以至于业界，直接将电极掺杂的石墨烯的 石墨基储能材料 直接统称为 石墨烯电池 ，其实这种称谓是有一定的误导性的， 因为石墨烯并未电池材料的主体 。

什么是锂电池，其工作原理是什么？

其实经典的电化学命名规则，充电电池的命名应该是正极在前、负极在后，这样该电池体系应该命名为“氧化钻锂-石墨充电电池”。但大家可以发现名字太难记了，由于充放电过程是通过 锂离子 的移动实现的，日本人便将其命名为“ 锂离子电池 ”，简称为“ 锂电 ”。

一般来说，锂离子电池主要包括正极、负极、隔膜和电解液四个组成部分。正极材料一般都是一些富锂的层状化合物，目前常见的商用正极材料主要有钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、磷酸铁锂（LiFePO4）以及三元材料（LiMnxCo1-x-yNiyO2）等；而负极材料则主要是一些具有嵌锂电位的单质或者化合物，大致主要可以分为碳类负极材料和非碳类负极材料；隔膜主要是用来防止正负极的直接接触而导致短路，一般为不导电的高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜，如PP、PE、PP/PE、PP/PE/PP 等，它具有一定的孔径和孔隙率，保证低电阻和高离子电导率。电解液是锂离子在电池正负极传输的载体，电解质溶液通常使用的电解质是LiPF6，LiClO4 等，溶剂主要有 EC、DMC、PC和ClMC等。

锂离子电池充电时，Li+从正极的富锂层状化合物中脱出，通过电解液，透过隔膜嵌入到负极材料中，这时负极变成了富锂状态，正极为贫锂状态；而放电的过程则相反，Li+首先从负极材料中脱出，经由电解液再返回到正极，此时电子经外电路从负极流向正极，从而使整个充放电过程中的电荷达到守恒。由于Li+可以在正负极材料中反复地嵌入与脱出，使锂电池可以被循环使用；而且如果用一些石墨类的负极材料代替了金属锂，可以避免了锂枝晶的产生，从而提高了锂离子电池的安全性能。下面是以LiFeO4作为锂电池正极材料，碳类材料作为负极材料时的反应方程式：

石墨烯如何在锂离子电池上应用？

石墨烯现在已经被广泛地应用到各个领域的研究。在锂离子电池研究领域也不例外，首先石墨烯的理论比容量比石墨更高，且锂离子在其中的扩散速率也比较快，但是其单独作为负极材料时容量衰减较快，循环性能并不是很理想。所以，研究者更多地是将石墨烯应用到对正负极材料的改性上，也就是制备石墨烯复合材料作为电极，所以这就是我在开头说的全石墨烯电池和石墨烯电池的主要区别所在。

主要包括以下几种：石墨烯基碳负极、石墨烯／硅负极、石墨烯／金属氧化物负极、石墨稀／硫正极等。

石墨烯基锂电池应用前景

我认为石墨烯材料这个泡沫现在确实被吹得太大了。特别是在电池行业，量产，走进人们的生活的可能性微乎其微，主要原因如下：

所以，石墨烯掺杂锂离子电池目前还无法广泛的应用，且由于工艺和成本等原因应用前景堪忧，更别提全石墨烯电池了。

欢迎大家讨论与评论，更多科学知识，请持续关注我

我对石墨烯的研究已经好多年了，因为石墨烯产业园就在我们常州，这里无数的科研人员在日夜研发攻克难关，这个电池不是不可以研发出来，目前已经研发成功，但是研发的产品必须让市场接受，要满足市场的需求，问题是目前的技术无法符合市场需求，最核心的问题是价格，再没找到最廉价的替代辅助材料之前，你我大家都买不起这个电池，就算买了也没传统电池划算，这样谁会买吧，小材哥还是那句话，市场不认可的老百姓买不起的研发都是屁，等死的货，别推广了，符合人民需求的不推广也被民间口碑推广的！

针对这个问题，现在给出的答案是：暂时石墨烯无法取代锂电池，但是未来可期。

先了解下什么是石墨烯电池，它是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。

作为新型黑 科技 “神奇材料”，如果石墨烯材料电池能为新能源车提供动力的话，未来极具发展前景。因为相比锂离子电池，石墨烯材料电池超轻、充电更快，成本也仅有锂电池的70%多。

所以早前，石墨烯电池”概念就已经在新能源 汽车 领域被热炒，且经过了国内外多年的研发，似乎早已从概念逐渐变为现实，不少实验现象和成果都备受众人期待。

石墨烯电池可以说是目前为止最为理想的电池材料，它的优势有很多，几乎是锂电池额短板它都能弥补。

但是石墨烯现阶段还是无法取代锂电池。

相比黑 科技 石墨烯技术，目前作为新能源车市场的主流电池类型——锂电池凭借其相对高的能量密度和成熟的成本优势，备受特斯拉等全球新能源车大厂商青睐。

生产一辆新能源 汽车 ，最终是要交到消费者手中的，现阶段的锂电池成本每千瓦时约为1000元，一辆新能源 汽车 一般需要搭载50-70度电，仅仅电池成本就需要5-7万元。而这样的成本，还是从2009年推广新能源 汽车 至今降下来的。

而石墨烯的成本有多高，相比锂电池，如果同样的石墨烯电池成本怕是和泰山一样大——石墨烯的复杂制造工艺就决定了其居高不下的成本。这也就注定了石墨烯注定是要在实验室里把冷板凳坐穿。

尽管石墨烯技术已经有所成就，并且很多厂商也都在实验室开发石墨烯电池，但石墨烯电池暂时还无法大规模生产。所以，锂电池暂时还无法被取代，不过未来可期。

电池作为电动车的动力来源从一开始就是一个环保伪命题，电池只能作为 汽车 辅助存在。

理由：1.电池通俗理解就是一个装满电子的池子，使用石墨稀或锂无非就是池里多装点电子，锂离子可带的电子比石墨稀高，所以第一个就是错误方向。

2.带电子越多越不稳定，就算石墨稀有了容量突破，结果就是增加一个危险因素。搞不好爆炸比锂电池更可怕。

3.带电子是一种能力，轻松释放电子又是一另一个问题，石墨稀根本就不容易释放电子。这又是一个方向错误的。

所以不用听别人吹牛逼说有突破90%是不靠谱的，当然如果使用石墨稀混合其它更优物质除外。

总结说石墨稀别说代替锂电池，自身能否发展都是一个问题。

纳米出来后借纳米技术炒作，量子出来后借量子技术炒作，石墨烯出来后又有人炒作。技术的突破总是太多人不了解这个技术是什么，反而乱应用、乱借题融资。所以石墨稀电池智者见智吧！

电池在电动车中的地位就相当于人类的心脏一样，是作为动力源和整车的动力源。

目前电动车的主流电池是锂电池，制造成本优势也是相对的成熟了。但是锂电池也有着非常致命的弱点，那就是安全性差以及存在着火灾的风险，此外，锂电池在工作的时候电压变化会很大，是利也是弊，也真是因为这一原因，所以很容易检测到电池的剩余电量。

至于传统的锂电池有这么多的问题，为什么不选择使用石墨烯电池呢？近年来，石墨烯电池这个概念还是非常火的，作为一种新能源的电池也是被很多的国内外专家研究，所以还只是处在一个研究的状态中，想要正式的商用，进行大规模的生产还是有一定的困难的，所以石墨烯技术想要代替锂电池还需要一定的时间等待。

值得一提的是，商人重利轻义，锂电池的市场如果越大的话，那么关于锂电池的维修市场也将继续扩大，一个产业又催生出了另一个产业，为此，不少的人也是从锂电池行业中获得了丰厚的回报。

不过我相信随着新能源 汽车 将取代传统的燃油 汽车 ，所以在新能源 汽车 中，纯电动 汽车 将成为主要的方向，而锂电池或许也会被石墨烯技术所取代，但需要一个时间的更迭。

十年时间，新能源 汽车 从一个概念产品迅速普及并占领市场，成功接过了燃油 汽车 手里的接力棒，成为了 汽车 领域下一代的不二选择。这个转变已经成为全球几乎所有人的共识，也直接或间接的对人们的生活产生了巨大的改变，其影响力甚至扩大到了圈外。马斯克因为特斯拉 汽车 备受追捧，有媒体称他为现实的“托尼斯塔克”，成为了一些投资者心中的神话，甚至连鼓吹虚拟货币也有人深信不疑。曾毓群因为宁德时代超越李嘉诚成为香港新的首富，比亚迪也从一个名不见经传的小企业成长为新一代巨鳄。

这一切的源头是什么？ 新能源 。

目前市面上的新能源 汽车 ， 95%以上为电动型 汽车 ，整个电动 汽车 领域已经趋于成熟，城市里绿色牌照的新能源 汽车 几乎随处可见，未来还会更加快速的发展。

电动 汽车 的核心是电池，电池的核心是四大材料，正极材料磷酸铁锂和三元打得不可开交，电解液和固态电池也在争得你死我活，短时间难以分出胜负；隔膜行业本就是有机薄膜加工，成熟的市场出现一块新鲜的蛋糕，分分钟就被瓜分得一干二净。

唯有负极材料不同，碳基材料的主流地位受到严重冲击，而挑战者正是被各路神仙都一致看好的硅基负极。 目前市面上所有与锂电池负极领域相关的企业都在硅基负极上有所布局， 国内负极材料企业的“四大四小”无一例外都有自己的硅基负极产品，而宁德时代、力神电池、国轩高科、比亚迪、比克动力、万向A123、微宏动力等电池企业同样在加码硅基负极，至于车企，像是特斯拉、比亚迪、广汽、小鹏、蔚来等等更是对硅基电池格外看重。

其实对于市场选择硅基负极已经有很多专家、学者、教授甚至是企业家已经分析得非常透彻， 其核心就是能够提供更高的续航和更低的原料成本 。相比碳基负极来说，硅在常温下可与锂合金化，理论比容量高达4200mAh/g，远高于商业化石墨理论比容量(372mAh/g)，在地壳元素中储量丰富，成本低、环境友好，因而硅负极材料一直备受科研人员关注，被公认为是 最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一 。

缺点也自然不必多说，膨胀、粉化、循环差、不导电。然而需要注意的是，锂电池负极中所使用的硅为单质硅或者氧化亚硅。目前市面上99.999%纯度的高纯硅也不过5万元/吨，但是，这些硅想要作为负极材料使用，需要研磨、破碎至纳米级，之后进行碳复合形成负极材料，这些负极材料的售价在10~30万元/吨不等。按照美国安普瑞斯的工艺，硅含量约为10%，剩下的都是碳材料，而市面现有的石墨负极也就5~8万元/吨，刨去生产工艺中的其他成本，纳米级硅原料的价格可谓是一个恐怖的数字。

事实也正是如此，目前市售的纳米球形硅粉价格通常在250~300万元/吨之间，虽然这仅是小批量供应的价格，但产量放大后也不会太便宜。

硅基负极材料由日本日立化成(HITACHI)首次发明。目前国际上技术较为领先的国际厂家多集中在日韩两国，包括 日本日立化成(HITACHI)、日本信越化学(ShinEtsu)、韩国加德士(GS)、韩国大洲(Daejoo)、 美国安普瑞斯(Amprius)等。近年来，国内在硅基负极材料的市场上有了一定的突破，贝特瑞成功进入特斯拉供应链，璞泰来的主要供应对象则是ATL、LG和三星。但是在全球范围内，硅基负极材料仍然不是主流产品，据不完全统计，硅碳负极在整体负极中出货量的占比约8%。

据前瞻产业研究院预测，2021~2025年硅碳负极材料在锂电池负极中渗透率年均增长为3~4%。通常来说，纳米硅在锂电池负极材料中的添加量为10%左右，按照这一模型计算，到2025年，纳米硅的需求量将会达到4.42万吨，市场份额将超过1300亿。

硅负极优秀吗？答案是 肯定 的。

但是在硅基负极规模化的道路上，还有一个最凶猛的拦路虎，那就是性价比。从前文可以看到，硅基负极的价格比现有碳基负极价格高出很多，但是对于性能的提升实际上不到15%，在解决的里程痛点的基础上，市场的接受度并不是特别高。目前在规模化上，仅有特斯拉在model3系列上全面铺开，比亚迪已经部分列装，而广汽引爆资本市场的“弹匣电池”，还没有看到实际的产品落地。

更多的硅基负极实际上是应用在了3C领域。解决的办法有吗？有。而且已经在路上，各厂家在硅负极的性能提升和降本的 探索 行都有了一定的进展，最多五年，硅碳负极将会在高端甚至是中端电动车上全面铺开。 唯一能限制其扩张速度的就是各厂家的产能。

一种新型纳米硅及负极前驱体生产技术。

新型纳米硅及负极前驱体的优势：

1、 成本低， 相比现有负极材料成本可降低5~10%。

2、 循环性能优异， 在保持高容量的同时循环性能 800圈。

3、 相容性好， 在碳包覆过程中不会出现明显团聚，有效提产品性能。

4、 产能高， 具有规模化、工业化连续生产效应。

5、 无污染， 生产过程中不存在污染和温室气体排放，环评无压力。

【嵌牛导读】：新能源发展日新月异，逐渐威胁到传统能源石油的地位

【嵌牛鼻子】：新能源

【嵌牛提问】：近期内石油为何不能被新能源所取代？

【嵌牛正文】：

（文／曼哈顿研究所的高级研究员 Robert Bryce）要说过去 10 年里面最主要的环境问题，很简单——气候变暖，一直以来都没有变过。再有的话，就是世界各国减少或限制 CO2的排放量。

但就是在这个 10 年间，全球  CO2的排放量大约为 33 亿吨，增长了 28.5％ 。据国际能源机构预计，到 2030 年，全球  CO2排放量还会再增加 21％，上升至约 40 亿吨。

CO2排放量将继续增长，因为工业发展会消耗更多的能源，具体来说是更多的碳氢化合物，例如煤炭、石油和天然气。许多理想化的环保主义者以及一些决策者认为我们应该停止使用碳基燃料，转向一个只使用可再生能源的全球经济。不过，我们不得不接受的现实是：碳氢化合物不可能被取代。

碳氢化合物将继续主导未来几十年全球能源结构的原因有三：成本、能源转化的步伐缓慢及能源规模的计算。

可再生能源造价高昂

第一个原因解释起来相对简单。全球能源行业是迄今为止世界上最大的产业，每年花费在寻找、改善以及提供给消费者各种形式能量的资金投入就超过了 5 万亿美元。风能与太阳能等可再生能源有它们的优势，但从经济上讲是不能跟碳氢化合物相比的。

据美国能源情报署（ Energy Information Administration, EIA ）最近的一项分析估计，由陆上风力涡轮机进行的风力发电，成本是 97 美元／兆瓦时，约为天然气产生同等电量所耗成本（EIA估计 63 美元／兆瓦时）的 1.5 倍以上。海上风力发电更贵，成本为 243 美元／兆瓦时。最便宜的一种太阳能发电——光伏电池板发电，成本为 210 美元，比燃烧天然气发电耗资的 3 倍还多。

社会的能源转换是一项长期进程

可再生能源若真能做到比碳氢化合物便宜很多，那或许我们还可以对它将来在全球能源结构中占有较大比重保持乐观。但即便如此，我们的能源结构发生整体变化还需要很长的时间。对能源问题多有著述的马尼托巴大学（ University of Manitoba ）特聘教授瓦茨拉夫 · 斯米尔（ Vaclav Smil ）在 2008 年的时候写道：“所有的能源转换都有一个共同点：它们都是耗时数十年的长期进程。”

确实，在《独立宣言》签署后的 109 年时间里，美国能源的主要来源一直是木材，直到 1885 年被煤炭赶超。煤炭的王者地位一直维持到 1950 年，后又被石油所取代。斯米尔还写道， “现行能源的使用规模越大、替代能源的转换规模越大，更替的时间将越长。”  斯米尔认为，虽然  “不燃烧化石燃料的社会是很理想……然而要发展到那一步，不仅要花相当高的成本，也需要足够多的耐心：未来的能源过渡将会跨越数十年，而不是仅仅在几年之内展开。”

能源问题专家，瓦茨拉夫 · 斯米尔（左）在能源问题上多有著述。这里列出了其中的两部，中间一本是  2008 年出版的《全球性灾难和趋势》（Global Catastrophes and Trends），右边是 2010 年出版的《能源神话与现实：能源政策辩论的科学解析》（Energy Myths and Realities: Bringing Science to the Energy Policy Debate）

碳氢化合物的强大优势

斯米尔的观点可以通过比较石油在美国主要能源消费中所占的份额找到证明。据 EIA 估计， 1949 年的时候，石油在美国能源总需求中所占比重为 37％ 。 2009 年，这一数字保持不变。也就是说，过去 60 年以来，为了减少对石油的依赖，我们砸了几十个亿的美元进去，但石油的地位岿然不动。当然了，阴谋论者这时候肯定会把矛头对准石油寡头。可实际上根本不存在什么阴谋，石油的物理性质本就如此。石油是种神奇的物质：无论你爱也好、恨也罢，我们都喜欢石油带给我们的东西，哪怕心里一直想着该恨那些石油公司。

如果世界上没有石油这种东西，我们早晚也得把它给造出来。若要论能量密度、使用方便，适用场合、运输容易，成本低廉、储量丰富，没有什么能比得过石油。电动汽车可谓时下话题的焦点，不过现在的电池也就是比爱迪生做出来的强一点儿。最好的锂离子电池，能量密度也只有汽油的 1 / 80 。

最后再补充一点。不管你信不信，2009 年，可再生能源在美国主要能源的供能比重跟 1949 年相比，还有所下降。风能和太阳能最近几年确实有大幅度的增长，但在 1949 年，可再生能源（基本上是水力发电）为全美提供了能源需求的 9.3％ 。 2009 年，可再生能源（大部分依然是水力发电）为全美供能 8.2％ 。

原油：全球能耗的统一度量

第三个问题——能源的规模——极少有人讨论。对很多人来说，这可能是理解起来最棘手的一点。这么说并不不奇怪，看看我们常用的那些计算能源规模的单位吧：石油论桶、吨、加仑和升出售；天然气按立方米、立方英尺、英热单位（ BTU ）及其他单位来测量和销售；煤炭分长吨和短吨（ 1 吨 [t] = 1000 千克 [kg] = 1.102 短吨 [ sh.ton ]  =  0.934  长吨 [ long.ton ] ），但其价格取决于一大堆其他因素，包括热含量、灰分、硫含量，以及最重要的：煤矿和电厂之间的距离；电力销售按 （千瓦 / 时） 计算， 牵涉的术语面更广，包括伏特、安培、欧姆，还有焦耳、瓦、尔格、卡路里和英热单位，事情变得愈发复杂。

我们需要一个更简便的方法来衡量全球的能源消耗量——目前大约是每天 2.41 亿桶原油。这相当于沙特阿拉伯日产原油量总额的 29 倍。其中，有25个（相当于大约 2.1 亿桶原油）是碳氢化合物提供的。

此外，仅在过去的 10 年中，全球能源消耗已大约增加了 27 个百分点，或者说 6 个沙特阿拉伯的原油日产量。这些增加的能源消耗几乎全部是由碳氢化合物所提供的。

沙特阿拉伯的加瓦尔场油田（Ghawar field），推算储油量约 850 亿桶原油（dailymail.co.uk）

科学家和决策者可以说  CO2不好。我们可以谈风能、太阳能、地热能、氢气以及许多其他形式的能源生产。但少人愿意问及的是：我们要在哪里，用什么方法找到相当于 25 个沙特阿拉伯输出的能量，而且还是无碳的？

残酷的现实是，我们不会。过去几十年间，沙特投资超过数千亿美元用于钻井和修建基础设施，以确保他们世界第一石油出口国的地位。不要忘了，所有这些投进去的美元也让他们产生了对能源的需求，正好是一个沙特阿拉伯的日产能量，约占全球能源需求的 3.4 ％。

两者加起来，世界各国都投入万亿美元的能源和电力传输系统已经到位。对此，斯米尔在他 2008 年出版的《全球性灾难和趋势》（ Global Catastrophes and Trends ）一书中进行了概括， “不存在加速转向非化石燃料社会的紧迫性：地球上的化石燃料供应充足，几个世代都用不完；新能源在性能上并不具有优越性，新能源的生产成本也不会大幅下降。”

斯米尔关于“［石油成本］更便宜”的观点对当前能源转换的规模及速度也有影响。在美国，可再生能源遭受到的最大挑战不是别的，正是来自于廉价天然气价格的持续下跌。天然气是风能和太阳能最直接的竞争对手。过去 3 年间，美国的页岩气革命让全国石油及天然气的市场格局大为改观。

实际上，美国现在脚底下就踩着用都用不完的低成本 页岩气 （天然气的一种）。 2011 年 4 月，据美国潜在天然气委员会（ Potential Gas Committee, PGC，是一个由学界、政府及产业界人士组成的非营利性组织）估计，美国大约存有 2170 兆立方英尺的天然气资源。按照目前的消耗速度来计算，美国存有的天然气足够用上 90 年或更久。

总而言之，在接下来的几十年时间里，可再生能源在全球能源结构中仍将处于比重极小的一部分。在可以预见的未来，碳氢化合物将继续保持当前的主导地位。而天然气，碳氢化合物中最清洁的一种，则会在短期内争取做大，并最终占有全球能源蛋糕的更大份额。

第四次“工业革命”将是什么“革命”？

广义的说 “绿色工业革命“是人类历史上的第四次工业革命。狭义的说就是是新能源、新材料、新环境、新生物科技革命。我们姑且将新能源为首的绿色产业从现阶段开始到未来的崛起，定性为“第四次工业革命”。前两次工业革命中国均没有赶上，第三次IT革命尽管赶上了，但目前仍处于追赶状态，而这第四次工业革命是中国第一次和发达国家站在同一起跑线上，甚至有可能成为领导者、创新者的重大机遇。”

在社会生产力以跳跃的方式呈积数增长的同时，“生态环境的恶化、自然资源和能源的过度消耗以及核灾难的威胁，这些问题难以控制的恶性发展，使人类的处境受到越来越严重的困扰，成为举世关注的全球问题” 实质上，从第一次工业革命开始到现在，人类所消耗的地球资源，已经是远远超过了在此之前的上下五千年人类所消耗的地球资源的总和。未来的日子里，人类必然要不由自主地面对由资源的生成大于人类的消耗到资源的生成远远不能满足人类的需求这一客观现实。。两百年来的人类文明动力大都基于碳燃烧，因为两个限制这种方式现在已经走到了尽头，一是碳基能源资源的有限性，二是碳基能源燃烧产生大量的二氧化碳，从根本上改变了地球的大气结构。现在二氧化碳的浓度是400-450PPM，过了临界值，恶劣气候将会频繁发生，整个人类文明的基础将被动摇。在这样一个关乎人类存亡的、重要的历史转折点，新能源产业、环保产业，将要义不容辞地肩负起改变历史、拯救人类的重任。目前，各主要经济体大力实施的绿色„新政',是以新能源技术革命为核心的新一轮工业革命，一方面力图借此摆脱目前的经济衰退，另一方面是谋求确立一种长期稳定增长与资源消耗、环境保护绿色关系的新经济发展模式。