能源是国民经济和社会发展的基础,是人类社会赖以生存和发展的重要物质保障,当今世界各国都十分重视能源安全战略。当前,我国正处于实现中华民族伟大复兴的关键时期,迫切需要拥有一个稳定、清洁、可靠的能源供应体系。氢能具有来源丰富、能量密度高、绿色低碳等特点,已被视为21世纪最具发展潜力的能源,我国必须从国际视野出发,深入分析氢能发展情况,走出一条适合我国国情的氢能发展新路子。
一、氢能及其重要意义
氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量。16世纪瑞士医学界首次发现氢气,但氢气早期主要医用于医药化工领域。1839年,人类开始研究氢燃料电池;1969年,利用碱性燃料电池(AFC)为首次登月的阿波罗系统提供电力和水,并依靠液态氢作为燃料推动火箭,此后氢能开始应用于航空航天领域。1983年,加拿大巴拉德公司研发出质子交换膜燃料电池(PEMFC);1993年,这种大功率电池开始应用于公交车。Sherifetal.(2005)指出,氢能可以满足几乎所有能源特性的需求,从而形成一个解决能源问题的永久性系统。氢能产业链包括制氢、储氢、运氢到应用。
发展氢能具有重要的意义。一是应对气候变化的需要。由于使用化石能源会带来大量二氧化碳排放,形成温室效应,对地球生态系统造成破坏,而氢能作为高密度、无污染的二次能源被认为是实现碳中和的最佳载体。二是促进产业升级的需要。氢能产业是科技和资本密集型产业,涉及新材料、电力装备、新能源汽车、航空航天、国防军工等诸多高端制造领域,能有效带动传统产业转型升级并催生新产业链。当前在世界经济低迷,缺乏强有力带动产业的情况下,许多国家把氢能作为未来产业进行规划和发展,以期推动本国或本地区经济发展。三是推动科技革命的需要。能源科技革命是历次工业革命的核心要素,氢能产业包括氢气的制取、储存、运输、燃料电池的研发等,需要科技的重大突破和进展,这会极大地促进带动基础工艺、基础材料等领域的发展。
国际氢能委员会近期发布报告显示,预计到2030年,全球氢能领域投资总额将达到5000亿美元。世界能源理事会预计,到2050年氢能在全球终端能源消费量中的占比可高达25%。国际能源署预测,到2070年全球对氢气的需求将达到5.2亿吨。根据2017年麦肯锡研究公布的《2050年氢发展蓝图》,氢能将创造3000万个工作岗位,减少60亿吨二氧化碳排放,创造2.5万亿美元的市场价值。全球范围内,氢能产业正经历前所未有的政治和商业势头。