东芝探索“完美能源”：以可再生能源制取绿氢，全程零碳排

发展前景：

作为一种来源广泛、清洁低碳、应用场景丰富的二次能源，氢能有利于推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展。近年来，氢能及氢燃料电池产业逐步成为全球能源技术革命和未来能源绿色转型发展的重要方向。

【拓展资料】

特点：

氢能是公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。21世纪，我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划，并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展，在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一，也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。

当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是所用的能源如石油、天然气、煤，石油气均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源、能源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样的二次能源。氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。作为一种理想的新的含能体能源，它具有以下特点：

1.重量最轻：标准状态下，密度为0.0899g/L，-252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金属氢。

3.导热性最好：比大多数气体的导热系数高出10倍。

4.储量丰富：据估计它构成了宇宙质量的75%，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。

5.回收利用：利用氢能源的汽车排出的废物只是水，所以可以再次分解氢，再次回收利用。

6.理想的发热值：除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。

7.燃烧性能好：点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。

8.环保：与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氨气经过适当处理也不会污染环境，氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应。

9.利用形式多：既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。

10.多种形态：以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。

11.耗损少：可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减小。

12.利用率高：氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患，利用率高。

13.运输方便：氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有效载荷，这样可以降低运输成本从全程效益考虑社会总效益优于其他能源。

我国可再生能源制氢将会在2030年实现平价，相信大家对于氢能还没有一个具体的了解。随着我国的发展和经济实力的不断提高，科学技术也是变得越来越高级，对于很多资源也是实现了可以再生，因为现在很多资源在使用的过程中会对我们的环境产生破坏，比如煤炭。所以说我们也是在不断的开发出新的洁净能源。氢能就是这些能源当中的一种，在未来，它具有非常好的发展前景，所以在未来的生活当中，氢能可能会作为我们最主要的使用能源出现。

首先我们要对氢能源有一定的了解，氢能源就是可再生的二次能源，它能够通过一些可再生的方式从其他反应那里制出来氢能源，这也是它之所以是清洁能源的主要原因，因为我们知道，很多能源是不可再生的，就比如说煤炭，如果说我们对于煤炭过度开采的话，那么肯定会出现匮乏的现象，因为煤炭作为自然资源，它是长期储藏在地下的并且不会再生。如果我们对它过度使用的话，肯定有一天会出现灭绝的现象，氢能并不会，它属于可再生能源，我们使用完以后可以从其他的反应当中来制取这样就能够达到一个循环的作用，也是出于这个角度亲能才会被作为是清洁能源被开发。

当氢能实现平价以后将会有非同凡响的意义，首先对于我们国家来说就会实现一更高级的能源使用形式。因为氢能是可再生的清洁能源。所以说在未来将会让我们的科学研究变得更加高效，且清洁将不会再对我们的生活环境产生破坏。在近几年因为过于注重国家的发展，而忽略了能源对于环境的破坏，导致我们现在的生态环境已经发生了质的改变，温室效应的影响也是越来越严重。所以氢能能的出现将会在很大程度上改变这样的局面，并且也会被其他国家所效仿，这就是氢能最大的用处。

其次就是在它实现平价之后，将会有更多的人能够使用的起亲能，在之前我们仅有煤炭的时候，很多人就因为经济实力的原因，没有使用煤炭的经济条件。再到现在大家都普遍使用天然气，也仍然有一些贫困地区依然无法享受到这一待遇。那么在未来，如果说氢能能够实现平价的话，我国的大部分居民都会有生活条件来使用如此清洁的可再生能源，这将会对大家的生活和各方面带来很多的便利，并且还会节省大家的金钱，对于提高我们国家的居民水平有很大的帮助。

因为直接用可再生能源发电导致电网的调峰压力非常大，巨大。弃风弃光弃水问题很严重。储能是提高电网调节能力的最佳手段之一。目前应用最多的是抽水蓄能，其次也有储热、电化学电池、压缩空气的各种技术路线。

本质上电制氢也是储能的一种。在电网下调峰能力不足的时候（即出现弃电的时候），将弃电部分用来制氢，或者在夜间负荷低的时候，用低价电制氢，在需要的时候，不管是发电还是直接燃烧，取用储存的能量。

用氢作为能源发电，两步过程中能量难免会有损失，但是其实仔细琢磨一下，还是可行的，主要是得采用廉价易得的电能来电解之制氢，像大规模的太阳能、风能都是很好的清洁能源。

提高电解制氢的效率后，能量从太阳能转移到氢能源里。由于氢气能量密度大，移动性好，不受天气影响，所以用氢气作为汽车的驱动能源还是很不错的选择，清洁环保。这其中最主要的还是得提高制氢的效率和氢转化为电和动力的效率。

可再生能源制氢的用处

可再生能源制氢有它的优势，采用了可再生能源，以风光水等等可再生能源为载体，以氢气作为一个二次能源的载体，在能源转型中可以和电力互为补充，以实现工业、建筑、电力、交通运输等产业互联。

目前广泛使用的氢源主来自化石燃料、电解水和化工副产氢。此外，生物质制氢、核能制氢和光催化制氢正在研究，还没达到工业化应用的水平。可再生能源制氢只能选择电解水制氢，化石燃料制氢和化工副产氢都是有碳排放的。

从它的定义可以知道，可再生能源不包含现时有限的能源，如化石燃料和核能。

因此，氢能并不属于可再生能源，它并不是地球上自然界种可以不断再生，并且不是取之不尽的，而是需要人类用科技手段去再生产的！

氢应该是可再生的，因为氢燃烧后成水了，水又会下下来吧（下雨),我是这样认为的，听起来有点俗

可再生能源是指在自然界中可以不断再生，取之不尽，用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。像太阳能，风能，水能这些。。。。。

人们利用完了以后，现阶段不可能再生的能源资源，像煤，石油，天然气这样的能源用完就消失了是不可再生能源。

二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源，包括电能、汽油、液化石油气，氢能等。

首先能源的获得过程可分为,一次,二次,最终和使用能源.一次能源就是直接从自然界中能获得,并使用的,如原油,天然气,而现在用的氢气绝大部分是工厂制备的,因此不能说是一次能源,而我们普通人使用的能源都叫使用能源,要对一次能源进行加工和运输.

能源可分为可再生和不可再生的能源,制氢的方法有两类,

1.利用不可再生资源制氢和利用可再生资源制氢.前者是利用石油、天然气、煤炭等资源的方法,由此生产出的氢气约占目前世界氢气生产总量的96%.这种氢气就是不可再生的.

2.剩余4%的氢气生产量,则基本由电解水来完成,而水是一种可再生资源.这种氢是可再生的.

制氢技术有：

1.煤制氢

这是当前成本最低的制氢方式，我国实现大规模制氢的首选技术。我国当前的氢气源生产结构仍以煤为主。根据中国煤炭工业协会公开数据显示，2020年中国氢气产量超过2500万吨，其中煤制氢所产氢气占62%、天然气制氢占19%，工业副产气制氢占18%，电解水制氢仅占1%左右。在中国，煤气化制氢适用于大规模制氢，由于原材料煤炭资源丰富，价格较为低廉，已经具备了一定的经济性优势和规模效益。

2.天然气制氢

全球氢气主要来源为天然气，天然气制氢发展潜力大。天然气制氢是北美、中东等地区普遍采用的制氢路线。工业上由天然气制氢的技术主要有蒸汽转化法、部分氧化法以及天然气催化裂解制氢。天然气制氢发展潜力大，但目前存在资源约束和成本较高的问题。

3.石油制氢

多应用在石化行业，石油制氢原料通常不直接用石油制氢，而用石油初步裂解后的产品，如石脑油、重油、石油焦以及炼厂干气制氢。采用炼油副产品石脑油、重质油、石油焦和炼厂干气制氢，在制氢成本上并不具有优势。如果将这些原料用于炼油深加工可以发挥更大的经济效益，因此，不建议将炼油副产品制氢作为炼油厂制氢的发展方向，而应该考虑可再生能源制得的氢气。

4.甲醇制氢

甲醇制氢装置规模灵活，但稳定性、可靠性差。绿色甲醇能量密度高，是理想的液体能源储运方式。利用可再生能源发电制取绿氢，再和二氧化碳结合生成方便储运的绿色甲醇，是通向零碳排放的重要路径。

制氢技术的特点：

1.天然气制氢：虽然适用范围广，但是原料利用率低，工艺复杂，操作难度高，并且生成物中的二氧化碳等温室气体使之环保性降低。

2.工业尾气制氢：利用工业产品副产物，成本较低。但是以焦炉气制氢为例，不仅受制于原料的供应，建设地点需依靠焦化企业，而且原料具有污染性。

3.电解水制氢：产品纯度高、无污染，但是高成本了限制其推广。

4.光解水与生物质制氢：技术尚未成熟，实现商业化还需一定的时间。

我国的中长期科学和技术发展规划战略也把氢能列为重点研究对象之一，相关科研机构和企业都表现出了极大的热情。目前，我国已在氢能研究领域取得了多方面的进展，在不久的将来有望成为氢能研发应用领域领先的国家之一，也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。

我国对氢能的研究与开发可以追溯到20世纪60年代初，科学家为发展我国的航天事业，对作为火箭燃料的液氢的生产、H2／O2燃料电池的研制与开发进行了大量而有效的工作。从20世纪70年代开始，将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发。为进一步开发氢能，推动氢能利用的发展，氢能技术已被列入《科技发展“十五”计划和2015年远景规划（能源领域）》。

国内已有数十家院校和科研单位在氢能领域研发新技术，数百家企业参与配套或生产。随着中国经济的快速发展，汽车工业已经成为中国的支柱产业之一。2007年中国已成为世界第三大汽车生产国和第二大汽车市场。与此同时，汽车燃油消耗也达到8000万吨，约占中国石油总需求量的1/4。在能源供应日益紧张的今天，很显然，发展新能源汽车已迫在眉睫。用氢能作为汽车的燃料无疑是我们最佳的选择。

经过多年的努力，我国已在氢能领域取得诸多成果，特别是通过实施“863”计划，我国自主开发了大功率氢燃料电池，开始用于车用发动机和移动发电站。2006年10月，由江苏镇江江奎科技有限公司、清华大学以及奇瑞汽车三方自主研发的“示范性氢燃料轿车研制项目”通过国家级专家组评审，标志着我国第一台具有完全自主知识产权的以氢燃料为动力的汽车研制成功，我国氢动力技术已达国际领先水平。

氢燃料电池技术，一直被认为是利用氢能、解决未来人类能源危机的终极方案。上海一直是中国氢燃料电池研发和应用的重要基地，上汽、上海神力和同济大学等企业、高校也一直从事研发氢燃料电池和氢能车辆。上海作为我国氢能产业最领先的地区，2007年11月建成中国第一个汽车氢气充装站，计划到2012年达到万辆级氢能汽车的生产能力，并加快氢能汽车的基础设施建设，初步建成加氢站网络。同时，我国氢燃料电池汽车国家标准编制也在上海启动。

当然，目前我国要大规模推广氢能利用仍需要解决氢源问题。我国南部和西南地区势能差较大，水资源丰富，水电发达，在丰水期可用大量剩余电力通过电解水制取氢。氢还可以从石油、天然气和煤等化石燃料中制取，以及从甲醇、烃类等通用燃料中转化而得。此外生物质能也可成为氢的重要来源，如细菌制氢、发酵制氢及沼气回收制氢等。传统的工业矿物，如硼氢化钠及工业副产氢，也是获取氢的有效途径。

目前，许多专家具体问题具体分析，结合我国资源特点与实际情况提出了氢的制取方案，即中短期内应利用现有的石油和化工制氢能力，发展天然气与氢气混合的富氢技术，研究洁净煤和可再生能源制氢技术；中长期内应使洁净煤制氢技术和可再生能源制氢技术实现产业化，同时应加快基础设施和示范项目建设。此外，提前发展基础设施，包括建设氢能管道网、储存设施、加氢站等，以迎接“氢经济时代”的到来。

基于我国是世界第一大焦炭生产国且焦炉气浪费严重的事实，有专家提出，用焦炉气制氢有可能成为我国开发氢能源的新途径。焦炉气原始含氢量就高达55％，可单凭变压吸附法就能将其高效分离出来，制氢成本低，只相当于电解水制氢成本的1／4～1／3；焦炉气所含的大量碳氢化合物也可应用重整技术转化为氢气。目前，利用焦炉气制氢已引起了业界的极大兴趣。不难预见，在即将到来的清洁能源时代，焦炉气有望成为我国未来重要的氢气供应源。

我们相信，不久的将来，我国的氢能市场将会发出夺目的光彩。知识点