現(xiàn)在社會上一直在講氫能，還有氫能經(jīng)濟、氫能社會，都在講這樣的事情。但是我們搞化學的人要有個判斷，氫能到底會是怎么樣？未來會怎么走？在什么情況之下我們才能說氫能這件事？

包信和，中國科學技術大學校長、中國科學院院士。他長期從事催化基礎理論研究和新型催化材料的創(chuàng)制，以及能源清潔高效轉化過程的研發(fā)，在納米催化基礎、天然氣和煤基合成氣高效轉化等方面取得了一系列重要研究成果，多次獲得國內(nèi)外學術獎勵。

我們看看氫能到底是怎么一回事。

當能源碳跟氧反應，比如說當空氣和汽油、柴油等燃料一混合，遇到火花就會發(fā)爆炸，這樣的爆炸在氣缸內(nèi)進行，會產(chǎn)生高溫高壓的燃氣，推動活塞做功，內(nèi)燃機就是這樣來的，它所產(chǎn)生能量大概效率是是百分之三十幾這個樣子，還有百分之六十幾就損失掉了。

碳是自然界里就有的，我們是能夠挖出碳來的，但是它產(chǎn)生溫室氣體——二氧化碳。所以大家可以看到，自然界它還是很平衡、很公平的，有的東西一定會相應產(chǎn)生不好的東西出來。
氫很好，跟氧一反應就能生成水，但是問題就是在自然界當中，氫是不存在的。氫可以用于燃料電池，而且它的運行效率很高，可以達到60%，但是自然界當中沒有氫氣。我們從沒聽說有人可以在什么地方挖到一個氫氣礦出來。所以，雖然氫能的利用會產(chǎn)生水，沒有污染，但是氫這個原料在自然界是沒有的。

為什么人們會想到利用氫呢？大家可以看到，從我們?nèi)祟惖哪茉窗l(fā)展來講，最早是木材，木材基本上就是碳，也含有一點點氫；后面是煤炭，煤炭里面大概是兩分碳一分氫；再到后面發(fā)展到石油，石油大概是兩分氫一分碳；再后面就是天然氣，天然氣是四分氫一分碳。從這個發(fā)展過程看下來，基本上人類的能源發(fā)展是逐步向氫碳比高的方向邁進的。

氫氣在自然界當中是沒有的，但是水通過電解可以產(chǎn)生氫氣，而且它可以跟可再生能源連在一起。有這些條件以后，大家就認為氫可能是未來非常重要的一個能源。未來，氫能在我們的能源體系當中可能會起到什么樣的作用？現(xiàn)在的能源體系是怎么做的呢？化石能源，我們可以把它變成液體材料，像油這樣的東西，最后到終端用戶。還有一個很重要的事兒，就是化石能源可以發(fā)電，變成電能以后到終端用戶。但我想未來再怎么變，電總不會少，核能也好，光也好，風也好，電是不能少的。

但是電力能不能開飛機呢？現(xiàn)在還沒有這樣的飛機。假如說未來有了氫燃料電池可以開飛機、開船，就類似于跟油差不多一樣的道理了。所以在未來能源體系當中，氫就有可能替代現(xiàn)在液體燃料的角色。要把氫能這一塊做起來，會有個很長的產(chǎn)業(yè)鏈。

首先自然界是沒有氫氣的，你要制備出氫氣出來，接下來儲存、轉換、應用。所以大家可以看到，整個一個產(chǎn)業(yè)鏈有好多作研究的人在做這么一件事。比如制備過程，制氫的方法很多，通過化石能源?、水電解、化工原料、工業(yè)尾氣等。全世界一年大概用5000億立方米的氫氣，非常遺憾的是在這個制氫結構當中，4%是從可再生能源來的，96%是化石能源來的。使用化石能源就要排放二氧化碳，所以，要想發(fā)展氫能經(jīng)濟燃料電池，就一定要跟可再生能源連起來。

未來可以從可再生能源發(fā)展，用光、風、核能把水電解變成氫，只有在這個時候，整個氫能才能夠被利用起來。所以我要套用一句廣告詞，自然界當中實際上是沒有氫的，沒有氫能的，氫能實際上就是可再生能源的搬運工，把可再生能源從這里搬到那里而已。

那么氫能利用我們到底有什么卡脖子的事情？搞了這么長時間，為什么就沒有搞起來呢？這個問題到底在哪里呢？

一是制造技術怎么把燃料電池制造得非常之可靠。氫跟氧在這個燃料電池上面它是不反應的，它一定要有催化劑。催化劑是什么呢？貴金屬催化劑，用鉑、鈀、釕這樣的東西。這個貴金屬呢，它是吸附氫或者吸附氧，解離以后呢，氫氧才在表面反應，反應以后再電子傳遞才會發(fā)電。所以大概算了算，現(xiàn)在最好的就是這樣一個技術，依靠現(xiàn)在的條件，一部車子大概需要50克左右的鉑。你們現(xiàn)在誰有一個白金的項鏈或者一個戒指，50克重也不這么容易吧？搞一個車子就要50克。出點錢倒沒什么問題，比如現(xiàn)在有錢的，50克能有多少錢呢？50克，我估計可能幾萬塊錢，可能也能拿下來吧？是不是？也不一定算什么，但是這些貴金屬自然界中沒有這么多量，所以就有問題。所以就出來一個什么研究呢？非貴金屬催化劑做燃料電池。

燃料電池的耐久性問題，已經(jīng)獲得了比較好的突破。原來為什么有這個問題呢？就是燃料電池在實驗室做，做3000小時5000小時，一點問題沒有，但是一放到車上去開，一兩千小時就不行了。為什么就不行了呢？燃料電池它是要吸空氣的，不是嗎？空氣里面有粒子，粒子里面就有金屬，貴金屬，還有硫。這種東西一吸進去以后，燃料電池的催化劑，它就慢慢就中毒了。就因為這些東西，膜也就堵塞起來了，催化劑就中毒了。本來在實驗室搞得好好的，到這個地方就不行了。

二是儲氫這個氫大家知道，實驗室也有儲氫的鋼瓶。氫是很輕的，是不是？你要把這個氫帶到車上去，你可不能弄太大的東西，你一定要把它弄得很小。現(xiàn)在有三個辦法，把它弄得很小。

一個辦法是壓縮氫，就把氫壓在鋼瓶里。我們現(xiàn)在不是用鋼瓶嗎？但我們實驗室的鋼瓶大概是130個大氣壓、150個大氣壓，在實驗室里很少有超過200個大氣壓的。據(jù)說車子上中國現(xiàn)在已經(jīng)在搞標準，在搞350個大氣壓，日本人是搞多少呢？700個大氣壓。大家可以看到，700個大氣壓同300個大氣壓就差一倍多一點，同這個150個大氣壓相比就差5倍，是不是？也就說，150大氣壓的鋼瓶，儲存的氫在車上可以跑100公里，假如700個大氣壓，同樣的鋼瓶儲存的氫可以跑差不多500公里。所以儲氫相對比較好的還是氫瓶，現(xiàn)在基本上世界范圍之內(nèi)都是這么干。

第二個事情是什么呢？就把氫冷卻下來，變成液氫。冷卻下來到這個地方呢，再把它釋放這個出來。這個氫密度是很高的，但是安全性差，而且它要耗很多能量，把它冷卻下來。而且在行駛過程當中，還得防止瓶子漏氣了，一漏氣以后熱量就進去了，接著就放出來，可能就得爆炸了。假如說這個壓力太高了，它不就爆炸了嗎？所以安全性這地方還有問題。

第三個事情，這都是我們化學搞的，材料儲氫。各式各樣的儲氫材料，高分子的也有，金屬的也有，用納米碳管的也有，什么東西都有。但非常遺憾，迄今為止重量百分比都沒有達到6%。也就說，100公斤的儲氫材料，都儲不了6公斤的氫，儲氫的效率是太低了！假如有一天，儲氫能達到10%這個樣子就好了。因為它壓力也不高，是吧？就儲在這個里面。所以，燃料電池要做起來以后，儲氫的這個事情還得要考慮，你不考慮你是沒辦法走下去的。

日本人最近氫能推廣得很厲害，大家可能也都知道，日本人已經(jīng)做到什么程度呢？到2040年它要普及，2020年就有4萬臺。大家可以看到，日本人是用700大氣壓儲氫的，大概儲氫的重量比是7.5%。那么也就是說，這里面如果用個大的瓶子，它可以走得很遠。那么它的行駛里程，據(jù)說到2040年的時候，可以跑1000公里。大家想一想，假如加一次氣跑1000公里，倒也是蠻好的，是吧？

我們中國從奧運會開始就有燃料電池車的示范，從上海的那個世博會開始，一直在作這樣一個示范，包括現(xiàn)在還在作這個示范，一直在做，做得也是蠻好的。但是還是有很多問題，特別是制氫。大家知道，張家口我們2022年是要搞冬奧會的，冬奧會里面就希望能夠推氫能燃料電池這樣一個事兒，所以最近他們就在搞一個項目，就是用這個風同太陽能產(chǎn)生電，電解水制氫，制氫以后就運行在燃料電池車子。這件事情假如做成了以后，我認為意義還是很大的，經(jīng)濟上可能馬上起不到作用，到不了經(jīng)濟實用這樣的程度，但最起碼為未來作了個示范。

所以中國也有個目標，到2035年，中國希望一公斤的氫能夠降到25塊錢。一公斤氫大概就是11立方米左右，現(xiàn)在跑得好的車子，據(jù)說一公斤氫可以跑100公里不到一點。大家知道油現(xiàn)在多少錢一升呢？可能是六、七塊錢左右一升，是不是？那么一升油大概能跑多遠呢？小車大概一般跑100公里，好的車子耗油大概五、六升的樣子，大型的SUV，可能就要15升這個樣子，那么就是要60塊錢，是吧？那假如百公里消耗氫氣能夠變到一公斤，跑100公里25塊錢，就是跑50塊錢，我認為也是合算的。