第十章氢能的开发

一、氢能突起

从世界工业革命开始以来，人类无论在蒸汽机时代，还是在电气化时代，主要使用的能源和动力是通过燃烧矿物燃料得到的。据科学家计算，由于大量燃烧矿物燃料（煤、石油等），现在每年有几十亿吨有害污染物排放到大气中，有 50 亿吨碳变成二氧化碳，有 1000 万吨硫变成二氧化碳，还有为数不少的氮氧化合物，它们使地球大气层变得污浊不堪，气温升高，形成严重的温室效应。而既能替代石油、煤炭又能减少有害气体排放的独特燃料就是氢。

氢不仅是宇宙中含量最丰富的元素，而且燃烧后只产生水，没有任何有害气体，而且水经过分解又可以生产出氢，从这个意义上，氢作为能源可以取之不尽，用之不竭。

1986 年，瑞典人奥洛夫·载克斯罗姆在维也纳召开的“21 世纪最重要的

能源”学术讨论会上。向来自世界各国的近 400 多科学家作了一个精彩的报告。他用一台风力发电机发出的电能，把水电解成氢和氧，然后，把氢作为燃料，注入经过改装的氢气发动机汽车，用来替代汽油开动汽车。此外，他家中的炉子和取暖燃料也使用他自己用风力制造出的氢气。

载克斯罗姆的这一成果大大鼓舞了能源科学家，他们认为，氢气将来完全可以替代不久就将枯竭的石油、天然气和煤岩一类的难以再生的一次能源。因为水可以制取氢，而水可以说是取之不尽。尤其是海水，不仅可以制

氢，还含有重氢（氘、氚），氢燃烧后又变成水。如此循环不已，是一种最理想的能源。它可以彻底解决有害气体污染大气的环境问题。因此，近年来，世界范围内研究氢能的热潮可以说一浪高过一浪。当利用风力和太阳能等洁净能源制取氢燃料的良性循环系统在全球普遍建立时，世界上就不会再出现酸雨、森林死亡等环境污染问题。

1989 年，日本通产省工业技术院化学技术研究所也发明了一种热化学法，把水分解成氢和氧，制造出了氢燃料。

我国沈阳市中华氢能源研究所 1989 年也发明了第一台水解式氢氧发动机，它以水作燃料。水在加入少量添加剂后，就可以自动控制运行，可以在各种汽车、拖拉机、火车、船舶和发电机中作燃料使用。

1990 年，德国开始建造一座 500 千瓦的太阳能制氢试验示范工厂。开创了利用太阳能发电，再用电分解水，生产出燃料氢的历史。此后，在中东沙特阿拉伯首都附近也出现了一座太阳能制氢厂，太阳能可以发出 350 千瓦的电力，然后将水电解成氢气。德国奔驰汽车公司和巴伐利亚汽车厂在组建一个汽车队，准备用水分解出来的氢作汽车发动机的燃料。德国还开始研究在公共汽车上用氢作燃料。为了完成这个研究计划，德国不惜每年投资 5000 万马克的费用。

前苏联也不示弱，1986 年，苏联科学家就发明了一种用水生产氢的新技术。他们利用一种叫高温等离子—化学反应器的装置，使水分解成氢和氧，每小时可生产 10 立方米的氢气。效率比传统电解法生产氢高 1000 倍。

可以说，只要有水的地方，就会有燃料。美国俄勒冈州太平洋能源公司， 1989 年发明了能大量生产廉价氢燃料的新技术，可以用任何水（包括自来水、雨水、海水）制取氢，方法是在水中加入一种价钱很便宜的化学催化剂。用这种方法分解出来的氢，成本很低。相当于 1 加仑柴油释放的热量的氢气，

只需花 41 美分。成为世界上最便宜的燃料。这种制氢方法的最大用途是为缺

燃料地区的小型火力发电厂提供燃料。并在 1989 年获得了美国专利。

进入 90 年代后，用水制氢的研究更是紧锣密鼓。美国夏威夷自然能源研究所与佛罗里达太阳能中心合作，计划利用各地丰富的生物质能、地热、水力海洋潮汐、风力和太阳能从水和其他氢化物中生产氢这种无污染的能源，并制定了用氢能取代石油、煤炭等矿物燃料的过渡计划。

在加拿大和美国水力丰富的地区，已经有规模很大的电解水制造氢气的工厂。例如，加拿大多伦多电解器股份有限公司和诺兰达公司已制造出了一套 100 兆瓦的电解水制氢设备。

一句话，用水作无污染的洁净燃料，已不是天方夜谭，而是一种不可阻挡的趋势。