第一篇第四十四章氢能
氢气是最清洁的燃料
1氢气燃烧原理
(1)氢气燃烧热与汽油燃烧热之比较
氢气的燃烧热：
2H2+O2→2H2O+11560千卡
汽油的燃烧热
C5H12+8O2→5CO2+5H2O+781千卡
换算成每公斤的燃烧热：
氢气燃烧热28 900千卡/公斤，
汽油燃烧热10 848千卡/公斤。
氢气燃烧热是汽油燃烧热的28倍。
(2)氢气燃烧产物是水，不造成污染。
(3)氢——空气混合物含氢4%～75%点燃都能爆炸，适用于内燃机燃料。
(4)氢气在极严寒温度也能点燃。
(5)氢气和燃烧产物水都无腐蚀性。
2未来氢经济社会的特色
(1)化石能源(石油、煤炭、天然气)全部封存，留作化工原料，造福子孙，用氢气代替化石
能源。
(2)取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，通过管道网，送氢气至千家万户。
(3)取消跨省市地区的大电网。
(4)各种类型空气——氢燃料电池成为普遍采用的发电工具。
(5)取缔内燃机动力，火车改用空气——氢燃料电池启动的电力机车。
(6)消灭了一切能源污染隐患和内燃机车噪音源。
(7)每个城市和家庭有能源供应和回收的完善循环系统。
(8)氢经济社会是人类历史上能量利用率最高的社会，是无污染无噪音的绿色天堂。
生态氢能
“氢能源时代已经开始”，这是汽车制造商们的乐观看法。德国为数不多的几家汽车制造
商就氢作为未来能源所进行的各种研讨、示范及宣传等活动取得了较好的效果。目前，除了
汽车制造商外，政界及与此有关的企业似乎均对该领域兴趣日增。现在许多人都明白，汽车
不可能永远靠矿物能源行驶在公路上。从目前世界石油储存量看，如不加节制，石油供给将
维持不了太长时间，开发可再生能源已迫在眉睫。
据统计，1999年，仅德国公路上行驶的各种汽车排放的二氧化碳就达8．59亿吨。按照
《京都议定书》规定，最晚至2012年，欧洲的二氧化碳排放量须比1990年降低8％。对德国
的要求就更为苛刻，要求德国的排放量降低21％。欧盟委员会提出的要求是，至2020年，世
界二氧化碳的排放量应减少20％至40％，长远计划为70％。要实现这一目标，需要大力开发
无二氧化碳排放的新能源，否则这一目标根本无法实现。目前，世界上行驶的车辆总数达6
亿辆，人们可以简单地计算一下，再过10年，这个数字将可能翻一番。石油公司及汽车制造
商正千方百计地寻找各种对环境有利的新能源，为未来市场积极准备。
从概念上讲，新能源应当与石油无关，可再生，并能明显降低二氧化碳排放量。目前，备受
青睐的新能源有：天然气、甲醇和氢，它们均具有美好的应用前景。氢是未来
的首选能源，它可以用于不同动力系统的汽车，如活塞式发动机、以燃料电池为动力的电动
汽车等。氢也有它的缺陷，获取氢需要消耗大量的电能将氢和氧进行分离。另
一种方法是直接从天然气中获取氢，但这种方法须耗汽油，使用其作燃料的汽车每公里也要
排放约16克二氧化碳（普通汽油车每公里排放260克二氧化碳），因此，真正用洁净能源获
取的氢才是技术人员的最佳目标。这一目标从技术上讲是可行的，应用氢能源的市场十分庞
大，如果能够实现这一目标将是为人类、环境做出巨大贡献。
“生态氢能”的关键并不是技术，而是成本。就环境保护和市场需求而言，洁净和成本是
两个关键参数，光有洁净而成本过高就没有市场，很难推广。因此，要实施这一战略，就必
须有目的地降低成本。每百公里所加注氢的价格与汽油价格要尽可能接近，否则该技术只能
永远停留在实验室或样车阶段。当然，氢能的使用还有其他方面的问题，如作为基础设施的
氢加注站。目前德国只有慕尼黑一个氢加注站，为此，今后10至20年要想推广这一技术，就
必须加强基础设施建设，建造氢加注站网。人们希望有朝一日，加氢可以像加注汽油一样方
便。
中国氢能的发展概况
中国对氢能的研究与发展可以追溯到20世纪60年代初，中国科学家为发展本国的航天事业，
对作为火箭燃料的液氢的生产进行了大量而有效的工作。将氢作为能源载体和新的能源系统
进行开发，则是70年代的事。氢能的开发利用首先必须解决氢源问题，大量廉价氢的生产是
实现氢能利用的根本。氢是一种高密度能源，一般说来，生产氢要
消耗大量的能量。因此，必须寻找一种低能耗、高效率制氢方法。安全、高效、高密度、低
成本的储氢技术，是将氢能利用推向实用化、规模化的关键。
多年来，我国氢能领域的专家和科学工作者在国家经费支持不多的困难条件下，在制氢
、储氢和氢能利用等方面，仍然取得了不少成绩。但是，由于我国在氢能研究方面投入
资金数量过少，与实际需求相差甚远，虽在单项技术的研究方面有所成就，甚至有的达到了
世界先进水平，并且在储氢合金材料方面已实现批量生产，但氢能系统技术的总体水平，尚
与发达国家有一定差距。
我国实施可持续发展战略，积极推动包括氢能在内的洁净能源的开发和利用。近年来，
在氢能领域取得了多方面的进展。我国已初步形成一支由高等院校、中国科学院及石油化工
等部门为主的从事氢能研究、开发和利用的专业队伍。在国家自然科学基金委员会、国家科
学技术部、中国科学院和中国石油天然气集团公司的支持下，这支队伍承担着氢能方面的国
家自然科学基金基础研究项目、国家“863”高技术研究项目、国家重点科技攻关项目及
中国科学院重大项目等。科研人员在制氢技术、储氢材料和氢能利用等方面进行了开创性工
作，拥有一批氢能领域的知识产权，其中有些研究工作已达到国际先进水平。
