氫經濟產生的背景

當今能源可分為“過程性能源”和“含能體能源”。電能就是應用最廣的“過程性能源”；柴油、汽油則是應用最廣的“含能體能源”。由于目前“過程性能源”尚不能大量地直接貯存，因此汽車、輪船、飛機等機動性強的現(xiàn)代交通運輸工具就無法直接使用從發(fā)電廠輸出來的電能，只能采用像柴油、汽油這一類“含能體能源”。作為二次能源的電能，可從各種一次能源中生產出來，例如煤炭、石油、天然氣、太陽能、風能、水力、潮汐能、地熱能、核燃料等均可直接生產電能。而作為二次能源的汽油和柴油等則不然，生產它們幾乎完全依靠化石燃料。隨著化石燃料耗量的日益增加，其儲量日益減少，終有一天這些資源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的、儲量豐富的新的含能體能源。氫能正是一種在常規(guī)能源危機的出現(xiàn)、在開發(fā)新的二次能源的同時人們期待的新的二次能源。

氫經濟是一種未來的，甚至是理想的一種經濟結構形式。其提出是基于當前的化石能源大量使用，導致全球環(huán)境的變化，空氣和環(huán)境污染，氣候變暖，對化石能源的過分依賴，面臨化石能源枯竭的擔憂。以及人類對可持續(xù)發(fā)展，循環(huán)經濟，綠色能源，保護環(huán)境等的不斷追求。氫是宇宙中分布最廣泛的物質，它構成了宇宙質量的75%。地球上氫的儲量非常豐富，水是氫的大“倉庫”，如把海水中的氫全部提取出來，將是地球上所有化石燃料熱量的9000倍，因此氫能被稱為人類的終極能源。

氫經濟的原理及優(yōu)越性

氫經濟是氫作為能源，氫的產生通過電解水，其能量來源是各種廉價的清潔能源，例如太陽能、核能、風能、海水潮汐能等。氫作為二次能源可以通過管道輸送直接燃燒使用，也可以通過燃料電池轉化成電能使用。

氫氣是一種極高能量密度與質量比值的能源.它是一種極為優(yōu)越的新能源，其主要優(yōu)點有：

（1）燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。

（2）氫燃燒的產物是水，是世界上最干凈的能源。

（3）資源豐富，氫氣可以由水制取，而水是地球上最為豐富的資源，從制取到燃燒，演繹了自然物質循環(huán)利用、持續(xù)發(fā)展的經典過程。

（4）氫燃料電池的效益高過諸多內燃機.內燃機頂多20–30%效率,而最差的燃料電池也有35–45%效率(通常都更高很多)再加上相關電動馬達和控制器的耗損，最后純輸出能量最差也有24%內燃機則是更低得多。

氫經濟的前景

氫經濟的實施，可以得到以下明顯的進步：

（1）消除礦物燃料引起的污染——如果在燃料電池中使用氫來產生動力，那么這將是一種完全清潔的技術。唯一的副產物是水。氫也不會有類似于石油泄漏這樣的環(huán)境危險。

（2）消除溫室氣體——如果氫來自于水的電解反應，那么就不會向環(huán)境排放溫室氣體。這將是一個完美的循環(huán)——水經過電解反應產生氫，氫在燃料電池中與氧重新結合生成水，同時產生動力。

（4）使用方便——只要有電和水，就可以在任何地方生產氫。使用較為簡單的技術，人們甚至可以在家里制造氫。

實現(xiàn)氫經濟的技術困難

氫經濟的前景誘人，實現(xiàn)氫經濟的關鍵技術有待進一步突破，其中主要涉及：

（1）需要大量氫的制?。?nbsp;

水電解——利用電流，可以很容易地把水分子分解為純凈的氫和氧。該方法的一個重要優(yōu)勢是沒有場地限制。

重整礦物燃料——石油和天然氣中均含有碳氫化合物，其分子由氫和碳構成。利用一種被稱為燃料處理器或重整器的裝置，可以較為容易地將碳氫化合物中的氫和碳分離開來，從而利用其中的氫。剩余的碳以二氧化碳的形式排放到大氣中，在向氫經濟轉變的過程中，這可能是一個很好的臨時性措施。這是獲取氫以便為汽車的燃料電池提供動力的最簡單方法。

（2）制氫電力來源花費巨大： 

其需要量是巨大的，需要多種形式的能源來滿足。僅以美國為例，若全美汽車都是用氫做能源，氫采用電解水制取，核能發(fā)電來滿足，用以提供電解水的氫氣電能來源.需要240,000噸鈾礦—提供2,000座600兆瓦發(fā)電廠,等于$8400億美金,等于每GGE單位$2.50美元。

（3）要解決儲氫材料和輸送: 

氫在常態(tài)下是一種體積龐大的氣體，所以它不像汽油那樣容易使用。壓縮氫氣需要消耗能量，而且壓縮后的氫所能提供的能量也大大低于相同體積的汽油。例如將氫燃料汽車投入使用的關鍵問題是氫的儲存和運輸問題，解決氫的儲存問題的方案已經出現(xiàn)。例如，氫可以以固態(tài)形式儲存在一種名為硼氫化鈉的化學物質中，這種化學物質是用硼砂（許多清潔劑的常見成分之一）制造的。當硼氫化鈉釋放其中含有的氫之后，又重新轉化為硼砂，從而實現(xiàn)了循環(huán)利用。一旦儲存問題得以解決并且能夠標準化，就必須圍繞它來建立氫站網絡以及用于運輸氫的基礎設施。只有研究出一種能被市場普遍接受的儲存技術，氫站才會迅速發(fā)展起來。

氫氣運送管線要求很高，高過任何電線管路，也比天然氣管線貴將近三倍。因為氫會加速一般鋼管的碎裂(氫脆化)，增加維護成本、外泄風險、和材料成本。所以要進入氫經濟時代需要大量的管線基礎建設投資才能儲存和分配氫氣到末端的氫能車用戶。

（4）氫能的轉化設備： 

經過數百年的發(fā)展，化石經濟或者說碳經濟已形成一套完整的經濟體系，各種能源轉化設備齊全，例如鍋爐、內燃機、發(fā)電機、電動機----，合理配套，技術和經驗成熟。氫能源如何轉化成其他各種形式能源、動力。無論技術、設備和經驗都需要研究、設計、制造和合理使用。

氫經濟發(fā)展態(tài)勢喜人

人類能源利用歷史表明，主要能源利用形式的重大轉變（例如從以生物質燃料為主轉變?yōu)橐悦簽橹?，從以煤為主轉變?yōu)橐允吞烊粴鉃橹鳎┒加辛Φ卮龠M了人類經濟社會的大發(fā)展?；茉唇K究是要枯竭的，以當前最重要的石油資源為例，最新預測結果是儲采比為40年?；茉创罅渴褂脤е氯颦h(huán)境變化和資源枯竭的擔憂，以及對可持續(xù)發(fā)展和保護環(huán)境的追求，氫能源作為一種高效、清潔、可持續(xù)的“無碳”能源已得到世界各國的普遍關注。

20世紀90年代以來，世界主要發(fā)達國家和相關國際組織都對氫能研發(fā)和實現(xiàn)向氫經濟的轉型給予了很大重視，進行了大量宏觀戰(zhàn)略研究，制定了長期研發(fā)計劃，并投入巨資進行氫能相關技術研發(fā)。

美國在1990年就通過了氫能研究與發(fā)展、示范法案，美國能源部(DOE)啟動了一系列氫能研究項目。2001年以來，美國政府將發(fā)展氫能作為其能源政策的一個重要方面，先后制定了多項氫能研究計劃，以實現(xiàn)向氫經濟的過渡，制定了美國發(fā)展氫經濟必須經歷技術研發(fā)與示范(2000—2015年)、前期市場滲透(2010—2025年)、基礎設施建設與投資(2015—2035年)、氫經濟實現(xiàn)(2025—2040年)4個相互重疊、關聯(lián)的階段，確定了在發(fā)展氫經濟的初始階段的技術研究、開發(fā)與示范的具體內容和目標，以及相關的后續(xù)行動等。該計劃明確提出美國將于2040年實現(xiàn)向氫經濟的過渡。

歐盟將氫能作為其優(yōu)先研究和發(fā)展領域，制定了歐洲實現(xiàn)向氫經濟過渡的近期(2000—2010年)、中期(2010—2020年)和長期(2020—2050年)3個階段及其主要的研發(fā)和示范行動計劃路線圖，并提出了相關對策建議。

日本2003年6月，日本經濟產業(yè)省公布了《日本實現(xiàn)燃料電池和氫技術商業(yè)化的途徑》，提出日本發(fā)展氫和燃料電池技術是降低能源利用對環(huán)境的影響和加強能源安全的需要，并計劃在2020年實現(xiàn)擁有燃料電池汽車500萬輛和建成固定燃料電池系統(tǒng)10000MW；2030年實現(xiàn)擁有燃料電池汽車1500萬輛和建成固定燃料電池系統(tǒng)12500MW。

此外，加拿大、英國、德國、法國、冰島、丹麥、挪威、瑞典、芬蘭、韓國、意大利、荷蘭、西班牙等國也都有氫能研發(fā)計劃。

我國已成為能源消費大國，但又是能源短缺國家，能源短缺問題隨經濟發(fā)展還將更趨嚴重，發(fā)展新能源應成為國家重大能源戰(zhàn)略選擇。

我國從“七五”開始一直沒有中斷氫能的研發(fā)，確立了多項氫能研發(fā)的項目，確立氫能發(fā)展為國家優(yōu)先能源戰(zhàn)略地位。