杨裕生院士！开辟应用新途径，氢转化可避免氢能事故

近日，国家能源局综合司印发《防止电力生产事故的二十五项重点要求(年版)(征求意见稿)》，其中“防止火灾事故”第二项第六条为“防止氢能事故” 《系统爆炸事故》，对发电机氢冷却系统、加氢站或氢气系统在运行、维护、氢气纯度、排放等方面提出了8项要求。

　　这是电力生产中用鲜血换来的宝贵经验。

具有重要价值，值得推广和实施。

这也值得其他氢相关部门学习。

　　用于能源的氢气比用于工业的氢气更危险　　氢气可用作工业原料。

我国年产氢超过1万吨，其中80%用于合成氨。

这些工业部门都建立了完整的安全操作规程。

此外，氢气从生产、输送到使用均储存在企业内部的密封管道和容器中。

除非泄漏或破裂造成事故，否则正常生产中很少发生事故。

安全有保障。

　　如今，氢作为能源载体已经进入能源领域。

一方面，可再生能源电解水产生的氢气可以长期储存，优于储能电池；另一方面，燃料电池技术的进步使得氢拥有了一席之地。

因此，发展氢能源和氢燃料电池电动汽车的呼声强烈。

　　但是，在同等氢气消耗量的情况下，能源氢的事故概率会比工业氢高很多。

主要原因如下。

　　首先，我国氢能生产地区距离使用地点较远。

高压管道的建设不仅耗资巨大，而且管道氢脆现象很容易引发安全问题。

例如，使用管式高压容器进行运输对于短距离来说是可行的，但对于长距离来说能耗太高，在经济上不可行。

工业氢气在当地生产和使用。

　　其次，能源氢从生产到最终使用要经过产地储存、压缩、运输、陆地储存、再压缩包装等多个环节。

必须在不同容器之间多次转移，这可能会导致安全问题。

增加，而工业氢气大多是在封闭的管道系统中完成。

　　最后，加氢站高度分散，地点较多；燃料电池电动汽车更是星罗棋布，发生事故的概率比工业集中使用氢要大得多。

　　能源氢目前用量较少，但国内外已多次发生事故。

北京大学教授李兴国新出版的书《氢与氢能》用43页详细介绍了“氢的安全性”。

介绍事故情况，分析原因，列出应对措施。

内容丰富，值得一读。

　　氢转化有利于提高安全性　　能源氢在储存、运输、分配等方面存在诸多问题，安全性较差。

将氢转化为液态能主要具有缩小体积、提高体积能量密度的优点。

但整个过程的安全性、生产成本、能量转换效率等需要综合比较。

　　液氢的密度比室温下的氢气高出约3倍，这显然有利于储存和运输。

但液氢需要在20K的低温下储存，压缩液化消耗大量能量。

容器必须采用优良的低温绝热材料，每天约有1%的气态氢被蒸发。

　　因此，除了氢气的所有安全隐患外，还有超低温带来的金属延展性降低、连接处失去密封性、对人体冻伤等一系列问题。

因此，液氢作为氢能源并不适合一般用途，除了航空航天等不计成本的特殊用途。

日本目前正在尝试从海外运回液态氢，结果还有待观察。

　　将氢气转化为能源液氨，可实现工业规模生产，技术成熟、设备齐全，可实现更高密度的储存和运输。

但液氨的储存和运输也需要加压，且使用过程中分解释放出氢气，既吸热又有毒，弊大于利。

　　数据显示，乙醇具有很高的体积能量密度。

乙醇可以通过二氧化碳光合作用产生的生物质转化而来，是一种可再生能源。

不幸的是，它还不容易从氢转化而来。

　　相比之下，在高温和催化剂的作用下，氢气可以一步转化为二氧化碳生产甲醇，能量转化效率目前大于50%。

　　它的体积能量密度不低，易于储存和运输，而且比氢气安全得多。

不仅如此，此举还消除了原本会排放到大气中的二氧化碳，有助于实现碳中和。

这种甲醇堪称“绿色氢甲醇”。

　　迄今为止，冰岛已实现年产吨甲醇。

中科院上海高等研究院与两家公司合作开展二氧化碳加氢制甲醇技术研究及中试放大，并于今年7月建成吨/年工业试验装置。

　　可见，“绿色氢甲醇”之路已经开启。

　　“绿色氢甲醇”为电动汽车开辟新道路　　甲醇可以作为能源通过各种燃料电池发电，也可以重整为氢气用于质子交换膜燃料电池。

但燃料电池发电的终生能量转换效率可能并不比内燃机高。

　　现在，国内利用煤炭生产甲醇（可称为“灰氢甲醇”）的内燃机汽车技术已经成熟，其生产成本和易用性远优于燃料电池。

当然，“绿色氢甲醇”也可以这样使用，打造出零排放的“绿色氢甲醇汽车”。

　　为了大幅节约“绿色氢甲醇”，应发展“绿色氢甲醇增程式电动汽车”。

小容量电池采用风力或光伏发电充电；采用内燃机作为增程器，不燃烧，使用“绿色氢甲醇”代替燃料；车辆储电与发电并联，节省燃油50%；无需频繁充电即可长距离行驶。

这种复合动力系统是完美的搭配。

是氢能源汽车的升级，也是未来纯电动汽车的发展方向。

　　氢气转化为甲醇，开辟了氢能应用和增程式电动汽车的新途径，是政府迫切需要的。

上海有条件率先发展“绿色氢甲醇增程式电动汽车”，可纳入相关发展规划，与氢燃料电池电动汽车发展齐头并进，为全国铺平道路。

　　这样就用氢能源，避免了到处用氢的风险，而且汽车做到了碳中和。