中國為什麼突然對氫能源熱衷起來_風聞

據説坊間有不少人對中央為什麼突然對氫能源熱衷起來很是不解，甚至把這與有人訪日歸來聯繫起來。恰好湖北氫陽能源宣稱已經開始液態有機儲氫的中試，這就是説在向工業化過渡了。這可能是更大的動力。

氫能源是好東西。這不像石油、煤是一次能源，開採出來就能用，而是像電力一樣的二次能源，需要外能源首先提取氫，然後像普通碳氫燃料一樣使用。在常温常壓下，氫是氣態的。因此，常規內燃機用氫作為燃料一點壓力都沒有。另外，氫燃料電池的能源轉化率更高，而且產物是水，沒有污染，還不像內燃機會產生氮氧化物，更加環保。氫的製備也不難，電解水就可以制氫。在理論上，甚至可能閉合循環，因為氫燃燒或者氫氧燃料電池的產物是水，水再電解制氫，只要有外能源，就可以無限循環下去。也可以從煤或者天然氣裏也可以制氫。難點在儲運。

常規的氫儲運有高壓氣態和低温液態。要達到一定的儲氫密度，氣態儲氫的壓力很高，國內的典型壓力是35MPa，歐美則是更高的70MPa。很多人對這壓力可能沒有多少概念。1MPa相當於100米水柱。也就是説，35MPa的壓力容器如果儲水的話，頂上開一個洞，可以朝天打出3500米高的水柱，70MPa當然就是7000米高的水柱。實際上，水柱有發散問題，打不到那麼高，但意思在那裏。如果人在附近的話，這水柱把人攔腰斬斷那叫乾淨利索沒商量，連俞鴻圖那樣連寫7個慘字都沒機會。

豐田Mirai採用高壓氣態方法，有一大堆專利確保氫容器的氣密和碰撞安全，但推廣了好多年，到現在依然買賬的人不多，還在試運行。高壓氣態的加註也是問題。這可不是加油槍那樣朝加油口裏一插就完事了，而是需要可靠的閉鎖和氣密。Mirai的加氫壓力是多少不知道，但肯定高於容器內壓力。這和輪胎打氣要打到32PSI但壓縮機的壓力可以達到至少60PSI一樣，沒點壓力差這氣根本打不進去。加氫的氣密挑戰比容器本身更大。而且作為汽車上的使用，這要文盲級大媽都能安全可靠地使用才行，而不是隻有受過專業訓練的人才能用。

但氫又是特別易燃易爆的，而且燃燒起來看不見火苗，幾乎是透明的。在化工廠裏，有可能遇到氫明火的地方，進入現場需要帶紅外裝置，否則等感到熱度了可能已經晚了。

氫分子太小了。小小的氫分子無孔不入，密封十分困難。金屬遇到氫分子尤其頭痛，有缺陷的晶格被氫分子鑽進去，容易發生結構缺陷，造成氫脆。沒有晶格缺陷的金屬構造？想想航空發動機裏單晶葉片的製造要費多少事吧，遍地的汽車都用單晶壓力容器，這畫面美得不敢想象。

金屬塗塑或者塗膠也有問題。在聚合反應中，氫的作用是打斷聚合鏈。因此與氫長期接觸後，塑料、橡膠等也容易老化脆裂。這意味着長期使用後氫泄露是個很現實的挑戰。豐田的那些專利沒有研究過，估計那些氫容器都是有壽命的，而且不是10年20年，很可能5年就要換，以確保氣密。

在開放環境裏，泄露的氫氣可能很快發散，不至於聚集成氣團。但要是在通風不良的地下車庫泄露，火災甚至爆炸的危險不容低估。

低温液態的壓力低了，但温度更低。在常壓下，需要-253度。低温的挑戰至少不低於高壓。好處是儲氫密度高，達到70g/L，而高壓氣態只有39g/L。

液態有機儲氫是另一條技術路線，這也是現在大力鼓吹的，被宣傳成與汽油、柴油一樣方便。

液態有機儲氫不是通過把氫溶解於有機溶劑內。氫的溶解度不高，要溶解足夠的氫，壓力和温度都低不了，沒有優越性。液態有機儲氫是通過可逆的化學反應，在環狀碳氫化合物的單鍵和雙鍵之間變戲法。苯是最常見的雙鍵環狀碳氫化合物。説雙鍵，其實不精確，那是三個單鍵、三個雙鍵，但六個碳手拉手，形成一個“烏龜殼”：

環己烷則是常見的單鍵環狀碳氫化合物，因為單鍵，每個碳“拉”着兩個氫：

在苯和環己烷之間，加氫就從苯變成環己烷，從環乙烷脱氫就變成苯，這就是液態有機儲氫的技術路線之一。也就是説，用化學方法把氫“鎖進”單鍵環狀碳氫化合物，再用化學方法把氫釋放出來，同時載體變雙鍵了。有的技術路線還有副產物釋放出來，這樣載體在使用中還有損失，需要妥善處置反應副產物。這擺脱了用相變（氣相冷凍成液相）或者溶解等物理方法不可避免地高壓或者低温問題，這也是常温常壓儲運的關鍵。具體反應當然沒那麼簡單直接，需要催化劑，還有温度（>270C）、壓力要求。湖南氫陽用的是乙基咔唑，路線更加複雜一點：

與環己烷相比，乙基咔唑路線的加氫温度130-150C，脱氫温度150C，工藝條件更為友好。乙基咔唑可從煤焦油提取，成本不高，來源有保證。儲氫密度達到58g/L，不如液氫，但比高壓氣態更高。

常見的液態儲氫介質還有：

氫陽已經啓動中試裝置的建設，年產1000噸乙基咔唑，並與揚子江汽車合作推出基於液態有機儲氫的氫燃料電池客車和物流車，行程達到400公里。

與汽油、柴油相比，“氫油”的儲運安全性良好：

但作為車用，這或許並不是最好的選擇。加氫是在化工廠裏完成，工藝條件可控，設備和人員訓練完善，問題不大。但脱氫是在汽車上進行，相當於要隨車帶一個微型化工廠。雖然温度、壓力條件或許並不太苛刻，但催化劑的老化和更新是一個問題，雜質毒化又是問題。更大的問題是苯，這是致癌物質，其他環狀碳氫也有不同程度的毒性。

還有一個宣傳裏不大提到的問題是：液態有機儲氫的儲氫密度可能達到58g/L，但這與氣態或者液態可以完全釋放為可燃氣體不一樣，可逆反應是註定不可能100%轉化的，在車上的微型化工廠裏，這58g/L裏有多少可以轉化為可燃氫是一個問題，產率受催化劑老化的影響也是問題。脱氫是從單鍵轉化為雙鍵，有可能是吸熱反應，那樣部分釋放的氫能源還要用於維持反應温度，真正的可燃氫就更少了。

現在對加氫脱氫反應的細節還不清楚，但脱氫反應的温度條件對車用也是一個坎，每次建立反應時需要首先加温到反應温度，車用可能用電加熱，然後才能脱氫。這對公交和物流車這樣發動機一開就是一天的用途問題不大，但私家車一會兒開，一會兒停，每次都要等反應温度上來了才能上路，這就不實用了。

另一方面，中國在風電、光電方面大力發展，但遇到儲能和輸能的瓶頸。輸能瓶頸正在通過遠程特高壓輸電、直流輸電等方法解決，儲能還沒有太好的辦法。但儲能問題不解決，風電、光電的調峯問題就沒法解決。液態有機儲氫可能更加適幹這個。在“西能東輸”中，在產地用電低谷時用過剩能量制氫，然後在用電高峯時或者在產地，或者在目的地，採用工業化脱氫，然後用於調峯發電，這樣為光電、風電、潮汐電等削峯填谷。這是很大的能源需求，也可能是氫能源的真正重點所在。