2022公共基础知识之科技常识：氢能
一、氢能的热点背景
中国是世界上最大的制氢国。2022年北京冬奥会火炬，首次使用氢能燃料，践行了“绿色”办奥理念。2022年3月，我国首个氢能产业的中长期规划《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》印发，这将有力支撑2030年前碳达峰目标的实现。
频频出现的氢能到底有什么魅力呢?
氢能是公认的零碳和可持续能源的未来之星。虽然氢元素无处不在，但是自然氢极少，因此氢能需要通过一定方法，利用一次能源来制取。于是氢能就像电能一样，未来将成为人类生活中不可或缺的清洁二次能源。
二、氢能使用的特点
1.优势：
(1)燃烧热值高：除核燃料以外，同等重量的各种燃料燃烧时，氢燃烧的发热值最高。
(2)燃烧零排碳：氢燃烧的产物是水，与其他燃料相比，更能有效缓解温室效应。
(3)循环可再生：氢燃烧生成的水，还可以循环使用制氢。
2.劣势：
如今氢能为什么没有得到产业化，大规模商用推广呢?或许从氢能的制备、储运、应用的全产业链条中，可以找到答案。
(1)制备成本高、排碳量高
全球目前的几种主流制氢方式有：
化石能源制氢，虽然成本较低，但是生产每千克氢气，需要排放大约10-20千克二氧化碳，这将阻碍“碳达峰碳中和”的工作推进。
工业副产品提纯制氢，虽然充分利用了工业尾气，工艺已经成熟，但是从长远看，其必然受制于工业主产品的产能瓶颈，而且生产每千克氢气，需要排放大约5千克二氧化碳。
电解水制氢，虽然它被称为清洁零碳的“绿氢”，但是耗电量巨大，导致成本远高于前两种“灰氢”，目前不具备大规模使用的可能。
(2)储运不安全：氢气密度小、难液化、易气化、易着火爆炸、高压存储有危险。
(3)应用场景少：目前的氢气产量中，绝大多数是作为工业原料使用的，仅1%左右是作为能源使用的。而且当前氢能发展方向主要局限在以公交车为主的燃料电池汽车领域。
三、未来如何走出氢能困境?
1.制备领域
如今“脱碳”才是聚焦氢能、能源转型的根本动因。因此，要构建低碳、廉价的多元制氢体系，必须严格控制化石能源制氢，短中期发展风电、光伏、水电等可再生能源制氢和工业副产制氢，长期重点突破“绿氢”技术难题，使其具备真正的成本竞争力。
2.储运领域
加速氢能产业技术创新研发，结合成本、材料、技术、安全等因素，探索更具效率的气态、液态和固态储氢运输方式。
3.应用领域
一是交通领域，重点推进氢燃料电池在重型客货车辆、航空航天器、船舶、特种设备等领域的市场规模;二是储能领域，发挥氢能容量大、周期长等优势，将多余电量制氢后储存，在需要时通过氢燃料电池发电，用来解决新能源稳定并网、电网削峰填谷等问题;三是发电领域，因地制宜将氢燃料电池分布式发电和备用电源用于社区园区、偏远地区、重要场合等;四是工业领域，探索开展可再生能源制氢替代化石能源，促进工业产业的低碳绿色发展。
【试题练习】(单选)氢气虽然是一种理想的绿色能源，但目前仍处在研究、实验阶段，还未得到广泛应用，其原因可能是：（ ）
A.氢气燃烧对环境影响尚无明确定论
B.氢气制备耗能巨大，廉价制氢技术尚未成熟
C.氢气燃烧需要苛刻的条件环境
D.氢气放热量低于其他矿物质燃料，经济效益欠佳
【答案】B【解析】A项错误，氢的燃烧产物是水，对环境不产生任何污染。B项正确，氢气制备耗能巨大，廉价制氢技术尚未成熟，限制了氢气的应用推广。C项错误，氢气具有易燃性，燃烧条件并不苛刻。D项错误，氢燃烧的热值高且资源丰富，具有客观的经济效益。故本题答案为B。
