一、氢能：人类发展的历史性选择
对能源的利用伴随着人类的文明史。从最早的钻木取火、风能、水能开始，人类通过对天然动力和能源的控制和应用，大幅度增长了支配环境的能力，社会生产力不断提高。
18世纪资本主义产业革命后，伴随着蒸汽机的发明，煤炭成为工业的主要能源，促进了资本主义社会的工业高速发展，出现了机器和大工业的生产。
第二次能源结构大变革是在20世纪初开始的。内燃机的发明使石油迅速登上了能源舞台，并得到了急速发展。以内燃机为动力的移动式机械设备使人类的活动范围空前扩大。新的洁净的二次能源--电力的普及使能源利用产业摆脱了对矿区的依赖，新技术革命创造了人类历史上空前灿烂的物质文明。
第三次能源结构大变革始于20世纪70年代的石油危机，人们逐渐认识到化石能源的不可再生性，必须加速开发新型能源。另一方面，化石能源的大量开采和应用也导致了人类自身生存环境的恶化。开始了新能源开发和利用的新时期，太阳能、原子能、地热能和潮汐能等多种新能源的开发应用导致了人类用能的多元化。
第三次能源变革逐渐受到可持续发展思想的影响并开始以可持续发展为主题。可持续发展的概念始于20世纪80年代，即满足当代人的需求，又不损害子孙后代满足其需求能力的发展。可持续发展是一个涉及经济、社会、文化、科技、自然环境等多方面的一个综合概念，它以自然资源的可持续利用和良好生态环境为基础，以经济可持续发展为前提，以谋求社会的全面进步为目标。目前我们以化石燃料为基础的能源体系与这样的目标相差甚远，体现在：
1）污染物排放。能源利用导致的污染物大量排放，尤其是微细粉尘和酸性气体的排放造成了空气污染，导致生态破坏，并对人类健康造成了极大的威胁。
2）全球气候变化。人类活动产生的温室气体主要来源于能源的生产和利用。这些温室气体已经开始对全球气候产生明显的影响。
3）不可再生性。现有的化石燃料均为不可再生能源，尤其是油气资源，在可预见的将来，将会面临开采枯竭。濒临枯竭前将有剧烈的价格波动。
自美国“9．11”事件以后，世界各国都意识到自身能源供应安全问题，即石油输出国和输入国之间的利益摩擦可能导致输入国的利益损害。
如何充分利用国内资源实现自主能源供应，摆脱进口依赖，并实现污染物和温室气体零排放的目标，成为关注的热点。大家把目光投向氢能。
氢能引起世界各国的关注基于以下几个原因：
l）超级洁净，生成物为水，基本实现温室气体和污染物的零排放；
2）被称为“能源货币”，为可再生能源的非稳供能提供储存可能；
3）可申多种能源转化，保障国家能源安全供应；
4）通用性强，可用于大多数终端燃烧设备；
5）化学活性高，燃料电池避开热机转换循环可实现能量高效转化；
6）可望实现低损耗输运，实现分布式利用。
氢能被誉为“二十一世纪”的能源。
许多国家都在加紧部署、实施氢能战略，如美国针对运输机械的“Freedom CAR”计划和针对规模制氢的“FutureGen”计划，日本的“ New Sunshine”计划及“ We－NET”系统，欧洲的“Framework”计划中关于氢能科技的投人也呈现指数式上升的趋势。冰岛已经宣布，在二十年内建立全球首家氢经济社会。
二、氢能体系思想的眼
现有的能源体系从终端利用的角度，可分为固定式和移动式。固定式能源需求部门包括工业、农业、商业和住宅，能源的需求形式为热和动力。对于高需求密度区，可由化石能源发电，并输送到需求区转变为动力，由载热介质供应热能。但是对于低需求密度区和移动式机械的能量供应，电力的应用受到限制，因为电力为不可储存的能量，而且在长途输送过程中沿程损耗巨大。在这样的场合，液体和气体化石燃料通过燃气轮机、活塞式发动机等转化设备将化学能直接转化为动力和热能。
用于固定式发电的燃料主要是煤，用于分布式及移动机械的燃料主要为天然气和石油。这三种化石能源并重而互补。出于规模效应，大型电站有经济能力对尾气进行净化，消除大部分气体污染物排放，产生出清洁的电力和热能。汽车工业中，石油产品燃烧造成的污染则不易消除，导致大城市空气质量恶化。再加上能源供应安全等因素，人们首先想到能否有一种清洁的流体燃料来代替石油产品，驱动运输设备。这种燃料就是氢。燃料电池的发展对氢能的前景部署起到了巨大的推动作用。燃料电池避免了传统的热机循环限制，直接将氢的化学能转化为动力，其效率可为传统内燃机的2－3倍。目前燃料电池技术正得到飞速发展。
氢能从哪里来？
氢是宇宙中最丰富的元素之一，但是在地球上单质氢的含量微乎其微。氢能属于二次能源，只能由其他能源进行转化而得到。
人们已经意识到化石燃料的不可再生性，开始将目光投向可再生能源。由可再生能源进行氢电联产，两种清洁能源形成并重而互补的能源体系一直是人们的梦想。但是能源系统的转换是一个长期的过程，另外，可再生能源的大规模开采还存在经济的技术的困难，需要大量的科研力量投人。目前红主要作为化工品和火箭燃料使用，要进人能源体系，仍需由碳氢燃料规模制备。我们是否须等到可再生能源成为体系主流后再发展氢能呢？答案是否定的。
即使由目前的碳氢燃料尤其是廉价的煤炭和生物质制备氢能，在近期仍然具有巨大的环境、经济、安全、效率方面的吸引力。首先，氢能制备过程中二氧化碳富集，比较容易进行捕捉和封存，可运输至地质岩层中进行储存，或作为石油开采的驱动气体；其次，从合成气中除去气态污染物比从燃烧产物中进行要容易得多；第三，煤炭在全球的分布相对油气资源要相对平均，可有效缓解供应安全供应问题；最后，团定式高温燃料电池的发展讯速．将不仅提高中心式供能产业的整体效率，而且排除了，传统火电的规模和负荷屏障，便于分布式供能。这也是美国在部署了针对燃料电池汽车的Freedom CAR计划之后，接着颁布针对煤气化规模制氢的FutureGen计划的原因。
三、氢经济的实现途径
关于氢经济的最早文字记载大概出现在1870年儒勒·凡尔纳（Guies Verne）写的一本科学幻想小说《神秘岛》中。他在书中写道：“我相信总会有一天可以用水来作燃料，组成水的氢和氧可以单独地或合在一起采使用。这将为热和光提供无限的来源，所供给光和热的雄是煤炭所无法达到的。所以我相信．一旦煤矿枯竭了，我们将会用水来供热和取暖。水将是未来的煤炭。”作者的思想出发点是基于相对遥远的未来。但是现在，无论从光解、热解、电解或微生物分解制备的氢能都不具备市场竞争力。
什么是氢经济？
美国自“9．11”事件以后，对于氢能相关技术研发的步伐明显加快，在国际上处于领先地位。在美2001年11月在华盛顿召开的国家氢能前景会议上形成的文件“A national vision of America's transition to a hydrogen economy--to 2030 and beyond”中，对氢经济的描述为：“未来的氢经济中--美国将拥有安全、清洁以及繁荣的氢能产业。美国消费者将象现在获取汽油、天然气或电力那样方便地获取氢能。氢能的制备将是洁净的，没有温室气体排放的。氢能将以安全的方式输送。美国的商业和消费者将氢作为能源的选择之一。美国的氢能产业将提供全球领先的设备、产品和服务。”
这样的描述固然体现了与会者们对未来氢能体系的信心，而且表达了氢能将是全方位的，大范围的．并渗透到经济生活的方方面面。对全人类来讲，要实现这样的氢经济，依赖于政策、市场和技术的不断进步和完善。
如何实现氢经济？
从氢能制备的角度，利用碳氢燃料规模制备可望成为突破点，采用先进气化技术为核心的混合循环多联产系统将对传统的能源产业产生革命性的影响。随着可再生能源制备技术的逐步成熟，以此为基础的氢能与化石燃料制备的氢能具有成本竞争力。
从氢能分配的角度，高效的储存和输送技术将促成供能基础设施的成本不断下降，形成管网、罐车、铁路等多重分配体系。随着技术的不断进步，氢能基础设施将从某一点的示范工程出发，呈辐射状扩大，最终形成全球的氢能市场。
从氢能利用的角度，燃料电池技术的日渐成熟促成了汽车工业的转型，燃料电池汽车逐渐普及。
不仅如此，高温固定式燃料电池也将在中心式及分布式供能系统中发挥重要作用。在重型运输机械及体积/重量要求比较苛刻的场合，氢能将通过燃烧的方式实现高效供能。
四、结束语
能源系统的转换是一个长期的持续的过程，需要从战略、系统和技术方面进行不断突破，从政策方面进行坚持不懈的扶持，从市场方面进行不断培养和完善，鼓励官产学研之间的大力配合，从群众教育行动提高公众接受程度。氢经济将逐步实现并为人类的进一步发展作出巨大贡献。
http://www.stcsm.gov.cn/learning/lesson/course/detail.asp?id=52&lessonnum=3&coursenum=15
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