“氢经济”一直以来是大家讨论的焦点，有人宣扬“氢经济”是解决目前所有能源环境危机的灵丹妙药；有人却强调“氢经济”仍然不可行，应该把精力投入到其他领域，不要白白浪费国家有限的资源。那到底“氢经济”是怎么一回事，怎样才是利用氢的最佳途径，氢能产业化目前在国内情况又如何呢？笔者在协助编辑《2008中国新能源与可再生能源产业发展报告》1时有幸联系到国内氢能行业的权威，现结合几位专家的意见谈几点看法。
一 “氢经济”：徘徊在争论中
１“氢经济“是氢作为一种高效和清洁的燃料特性的延伸
30多年前，科学家们在一次国际会议上正式建议将氢能作为解决全球能源和环境问题的方案。氢是一种高效和清洁的燃料。它的燃烧只产生水，不会产生温室气体，少量产生的氮气可进行相应处理，因此氢被认为是几乎无污染的能源。氢可以通过电解水取得，而地球70％的面积被水所覆盖。从这个意义上来讲，氢可以说是我们拥有的资源最丰富的可再生能源。因此，今天许多人相信在人类寻找清洁能源的道路上，氢很可能会成为最终的目标。其中，可满足交通工具持续移动需求的氢燃料电池技术的迅速发展被认为具备取代传统汽车燃料的潜力。有数据显示，氢的单位燃烧热值大约是汽油的3倍。试想，如果有一天我们往汽车里加入氢来取代汽油，那么不仅耗能效率会大大提高，刺鼻的尾气也将随之消失。更重要的是，氢作为燃料在发电领域拥有广泛的前景，其环境效益更是不言而喻。
氢有如此多的好处，在这基础上，“氢经济”得到各个国家尤其是发达国家的热捧。
美国总统布什执政后，制定了宏伟的发展计划， 2001年5月布什政府在其发布的《国家能源政策报告》中提出发展氢能，11月能源部召开了“国家氢能发展展望”研讨会。2002年2月形成了题为《美国向氢经济过渡的2030年远景展望》报告，同年11月出台了《国家氢能发展路线图》。这两个报告认为，氢能是未来美国能源的发展方向，美国应当走以氢能为能源基础的经济发展道路，逐步向“氢经济”时代过渡。2003年1月布什总统在国情咨文中正式提出实施《国家氢燃料研究计划》，在未来5年中投入12亿美元，重点研究与氢的生产、储存和运输有关的技术，以促进氢燃料电池汽车技术和相关基础设施技术在2015年前实现商业化应用，为发展“氢经济”提供技术支撑。
2004年2月，美国能源部出台了《氢能技术研究、开发与示范行动计划》。该计划制定了发展“氢经济”的步骤和向“氢经济”过渡的时间表，确定了在发展“氢经济”初始阶段的技术研究、开发与示范的具体内容和目标，以及相关后续行动等。该计划的出台是美国推动“氢经济”发展的又一重大举措，标志着美国发展“氢经济”的战略已从政策评估、制定阶段进入到了系统化实施阶段。美国政府计划在2004～2008年的5年间投入12亿美元用于实施这个计划。
日本和欧盟不甘落后。在日本，燃料电池技术被认为是推动“氢经济”发展的关键技术。日本首相小泉甚至强调：“燃料电池是打开氢能源时代大门的关键。” 2001年1月，日本经济产业省的“燃料电池实用化战略研究会”报告提出了指导氢能和燃料电池技术发展的国家行动纲领，并明确制定了分阶段实现燃料电池实用化的目标。为实现这项战略目标，日本政府计划投入研发资金110亿美元，在2010年前使燃料电池的总装机容量达到220万千瓦，到2030年全国建成8500个氢加注站，燃料电池汽车要达到1500万辆，占汽车市场的20%。2004年日本公布的“新产业创造战略”中，燃料电池也被列入未来日本产业竞争力核心的新产业。
欧盟2002年10月成立了“氢燃料和燃料电池技术”高级研究小组。 2004年6月欧盟提出了《氢燃料经济――通向可持续能源的桥梁》的报告，具体分析了氢燃料良好的经济和社会前景。欧盟对氢能和燃料电池的研究非常重视，在2002～2006年欧盟第6个框架研究计划中，这方面的投资为2500～3000万欧元，比第5个框架计划提高了一倍，而各成员国的相关投资都有不同程度的增长。
我国投入氢能源研究较早，科技部在“七五”以来的科技计划中都有氢能项目，“十五”更是投入了很大的力度，在“863”和“973”计划中均把氢能作为重点研究领域。在最近“8个亿电动汽车专项”中，燃料电池就占了3个亿。在2004年5月召开的“第二届国际（北京）氢能论坛”上，我国自行研制的燃料电池汽车与德国的燃料电池公共汽车一同亮相，引起了国内外的广泛关注，这标志着我国的氢能应用技术达到了国际先进水平。在氢能项目的示范上，近年来国家也投入了大量人力和物力，国家将在2002～2007年，分别在北京和上海同时进行6辆燃料电池公共汽车实地运行示范；并为在全国进行更大规模的示范乃至燃料电池公共汽车商业化做好准备工作。为了保障2008年绿色奥运召开的北京能有80～100辆氢能客车的正常运行，北京市计划几年内在四环外建立国内首座小型加氢站。同时国家计划到2010年上海世博会期间，将有20辆燃氢公交车、300辆燃氢出租车以及一批燃料电池场地车和邮政车投入运行。这些举措无疑将极大地推动国内氢能的发展。
２“氢经济”并不经济，我们要有清醒认识
在国内，舆论还存在另一种观点，认为“氢经济”其实不经济，不应该盲目跟风，上了外国资本主义的当。事情从“一份由26位国内外传统发动机专家联名提给国务院的质疑氢能源技术前景的信”而得到了升华。2007年3月,一封<开发车用动力技术、尽快减轻交通能源压力的建议>(下称<建议>)由专家组写成联合签名,并送达至相关部门。
信中提出，"氢燃料电池汽车未来的前景,还存在很多不可预测的因素。如果氢燃料汽车研究到最后,发现需要走别的技术途径,这就使大规模投资的氢燃料汽车前功尽弃。"联名上书的26名专家提醒,如果中国盲目跟从部分跨国公司的步伐,将大量的财力、人力、物力完全"押宝"在氢能源汽车的研发上,很可能给作为支柱产业的中国汽车工业带来巨大的伤害。
又有人提出，其实“氢经济”是当年布什政府在拒绝加入京都协议后，为了缓解舆论压力而提出来的一种掩人耳目的办法。还有人认为，美国为了一直占据全球经济老大的地位，故意设圈套引其他国家入彀，从而达到他们低劣的目的。日本就曾深受其害。上世纪80年代，美国在研究中发现"陶瓷绝热发动机并不能提高发动机的热效率",但美国厂商和相关机构故意虚张声势,诱导日本企业搞陶瓷绝热发动机。日本企业经过数年或十数年的努力后发现,它不能改善发动机的热效率,最终只能放弃。
和陶瓷绝热发动机类似,事实上国内前两年流行的生物燃料,在发展过程中已经遇到了发展瓶颈。由于大量的玉米用来生产燃料,而使中国猪饲料发生紧缺,间接导致了猪肉价格的上涨，其实这也是一种盲目跟风的结果。氢能确实是清洁无污染且取之不尽的能源，但有了这些教训，无论从哪个方面分析，我们至少应该对“氢经济”给予重视，把发展路线和可能造成的影响进行深层次的分析，确定利弊后再大力发展也不迟，毕竟目前能源还没达到“无米可炊”的地步。
二 寻求氢能产业链一体化最佳路径，以期在未来实现“氢经济”
1 制氢技术
以新能源氢能为基础的“氢经济”能得到这么多人的赞同也表明它并不是鼓吹出来的，其无污染的特性在对环保要求严格的今天得到人们的认可，但它并不是不需要代价就能直接获取的，氢并不单独存在于自然界中，因此制取它必须依靠其他形式的能量获得，电解水制氢是目前技术较成熟的一种。时下国内电力的构成主要以煤电为主，2007年最新数据显示全国总装机容量为713.29GW，而煤电达到了554.42GW，占到77.73%，我国富煤、少气、缺油的状况决定了在未来相当长一段时间内电力结构将仍以煤电为主。全球变暖环境恶化的压力促使我们必须寻求新的电力来源，而可再生能源家族中的风电和太阳能发电技术的地位在此时就显得无比突出了。除了可再生能源制氢，还有其他形式的制氢途径，例如热法和生物法等。由于各种技术的发展阶段不同，其发展前景、经济效益和挑战。原料可用性、技术成熟度、市场应用和需求、政策和成本问题都会影响各种制氢技术的选择和发展。
2 储氢技术
按氢储存时的状态划分，目前主要的储氢方式主要有金属氢化物储氢、液化储氢、压缩储氢等。
目前最常用的气态氢储存罐是钢罐，今后的研究热点是利用抗高压轻质复合材料罐和玻璃微球储氢。液态氢最常见的储存方法是把氢气冷却至超低温（-253℃），目前认为最有前景的液态氢储存方法有超低温液态氢、NaBH4溶液和有机液体。固态材料储氢有可能成为固定式和移动式储氢应用最安全有效的方法。高表面积材料、氢化物、水反应化学氢化物、热化学氢化物等材料可用于固态储氢，复合氢化物储氢技术是目前关注的重点，特别是非过渡金属类如硼氢化物、铝氢化物、氨基化合物等。
目前，压缩气体和液体储氢技术被认为是商业上可行的技术，但仍需要进一步研发完全符合成本效益的储存系统以及解决新储存方法的安全性问题。固态氢气储存技术的潜在优势包括体积较小，压力较低（能效更高）和产出氢气更多、纯度更高。
3 燃料电池技术
燃料电池近年来发展较快，氢燃料电池是燃料电池中最为成熟的代表。早在上世纪60年代，氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。此后，随着制氢技术的发展，氢燃料电池被运用于发电和交通领域。目前重点发展的燃料电池主要包括质子交换膜燃料电池（PEMFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）、碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、再生氢氧燃料电池（RFC）等。
燃料电池商业化的主要挑战是成本和耐用性。不过，根据各燃料电池技术实际应用情况遇到的问题各不相同。尺寸、重量、热量和水处理是阻碍燃料电池技术商业化的主要因素。
质子交换膜燃料电池（PEMFC）是交通应用的主流技术，2007年PEMFC催化剂材料获得了突破。2007年，美国劳伦斯•伯克利国家实验室和阿贡国家实验室联合研究发现一种新的可用于PEMFC的催化剂材料，这种铂镍合金物质Pt3Ni（111）材料的氧还原反应（ORR）活性比相应的Pt（111）表面强10倍，这将有利于提高阴极氧还原催化低速率。这项新发现可以使燃料电池在不损失电压情况下具有更高的功率密度。 研究人员已利用超高真空反应器原子制成了纯的铂-镍合金单晶体。
在燃料电池固定发电应用方面，2007年由阿库门崔克斯公司（Acumentrics）、康明斯公司（Cummins）、德烁自动化系统公司（Delphi）、燃料电池能源公司、通用电气公司以及西门子公司6大公司合作，对第一个固体氧化物燃料电池（SOFC）发电机组原型成功完成了测试，装机容量3-10kw,测试运行结果表明平均效率为38.5％，最高可达41％，系统利用率平均达到97％，成本为724~775$/kW，这一结果使SOFC商业化应用的可行性取得了重要的进步。
英国牛津大学提出了一种 “生物燃料电池”，由表层涂了氢化酶的两块电极组成，电极放在包含3%氢气的空气容器内，利用抗氧氢化酶催化空气中的少量氢气来发电。这种酶基燃料电池在替代成本昂贵的铂燃料电池、降低电池成本方面有巨大的潜力。
在便携式设备应用方面，加拿大Angstrom动力公司在开发氢能手机方面取得了重大的进展。该公司开发出可内置于手机的“微型氢能”燃料电池，其待机时间是锂离子电池手机的2倍，加氢时间仅需10分钟。
“氢经济”目前在国内的发展状况
美国总统布什在2006年2月份提到解决氢燃料电池技术时，他简明扼要地说：“这不是近期的解决办法，也不是中期的解决办法，而确实是远期的解决办法”。同年，中国工程院院士杨裕生在“也谈中国燃料电池汽车驶向何方”的文章中提出，我国发展氢燃料电池汽车应该稳扎稳打，不可冒进。他建议：“希望热心于氢能技术和燃料电池技术的人们时刻不忘目前这能量转换效率的巨大差距，找出特别廉价的制氢途径，研制出发电效率特别高的燃料电池来；国家科技部像支持燃料电池一样加大对蓄电技术研究的投入，大力推进蓄电技术发展，持续地提高比能量、安全性、比功率、性价比；应该让它们(也包括燃料电池在内)在公平的竞争中加速技术的进步，为解决我国能源问题各自作出尽量大的贡献。”
在国内外对“氢经济”相关技术表示质疑的同时，国内“氢经济”产业化发展如何呢？最近笔者在编辑《2008年中国新能源和可再生能源产业发展报告》时有幸联系到国内氢能行业的权威，以下把各家对“氢经济”国内产业的看法罗列出来，以兹参考。
笔者：“请问，目前国内氢能产业化发展情况如何？”
清华大学毛宗强教授2：“氢能作为未来人类能源，还有许多未知领域等待人类去开发、利用；其基础研究也不是短短的几年就可以“毕其功于一役”。一方面我们要抓紧研究工作，另一方面也不能浮躁行事。希望通过若干个“973”研究，与世界各国科学家一道推动氢能进展，指导21世纪氢能的规模应用实践，而产业化方面，目前技术还不是特别完善，国内技术自主研发的力度有待加强，目前国内‘氢经济’产业的形成仍须等待。”
同济大学汽车学院3：“目前我们正负责北京奥运加氢站项目，为北京绿色奥运做出贡献。”
上海神力公司4：“我们将为北京绿色奥运提供清洁无污染的‘氢燃料巴士’和‘氢燃料’轿车，但我们主要市场仍然在国外。”
目前国内产业化条件较成熟的有太阳能，生物质能和风能，笔者在这次《报告》的约稿过程中也充分地体会到。氢能的专家一致认为国内产业化条件并不成熟，资料不好搜集；而其他几类能源利用形式产业化较成熟，因此国内行业权威很自然地接下《报告》的工作。
注：
【1】《2008中国新能源与可再生能源产业发展报告》是在国家发改委、中国科学院的大力支持下，由中国可再生能源学会与中国科学院广州能源研究所联合组织全国专家编写。 中国科学院广州能源研究所已成功编写了06年、07年两个年度的《中国新能源与可再生能源产业发展报告》，产生很好的影响，得到上级部门的肯定。(《报告》有关详细资料可查阅中国新能源网http://www.newenergy.org.cn)
【2】毛宗强 清华大学教授，博士生导师，国家科技部氢能"973"项目首席科学家；中国-意大利氢能合作项目中方负责人，国际太阳能学会理事，中国太阳能学会常务理事，中国太阳能学会氢能专业委员会主任，中国电工学会氢能发电装置专业委员会委员。
【3】同济大学汽车学院先后完成国家863电动汽车重大专项项目“燃料电池轿车整车”，“多能源动力总成控制协同系统研究”，“驱动电机及控制系统”、“车用DC/DC变换器”和上海科委项目“燃料电池轿车核心技术研究”等。目前学院承担着国家863“燃料电池轿车整车”、“燃料电池轿车用DC/DC转换器”等和上海市重大项目“四轮驱动燃料电池轿车产业化技术的研究”等。
【4】上海神力科技有限公司专门从事质子交换膜燃料电池产品的研发与产业化的高科技民营企业。先后完成了包括国家九•五重点科技攻关计划、十•五“863”计划重大专项、上海市重大科技攻关项目等在内的7项国家重点科研攻关任务，开发了5个系列的燃料电池产品，建立了全套的中小功率（0.1kW-30kW） 与大功率（30kW-150kW）的质子交换膜燃料电池及其动力系统、燃料电池发动机集成制造技术及批量生产的能力与设施。
