傲世皇朝注册,首页氢燃料电池车与电动车的比较是相当复杂的问题，各路知友都有相当精彩的论述和分析，在下不敢班门弄斧，但是作为车辆的推进动力只是氢能的一种使用形式，如果把氢能的使用限制于燃料电池车，去与电动汽车比高低，那就太小瞧氢气的格局了。

　　对于氢能发展前景至关重要的潜质是氢气是一种能源载体。由于电能无法长时间大规模存储，传统的电网都是发用平衡的，即通过发电系统的控制和调度使注入电网总体发电量与用电负荷实现动态匹配。水利发电，化石燃料（煤，石油，天然气）发电都可以动态调整发电量，减少的发电量对应的能量仍然以势能或化学能存储，并未损失掉。而日益增多的新能源发电，如果不能入网即时消耗掉就白白浪费了。问题是新能源发电既不稳定也不受控，早期因为规模小且可以就近消纳，可以通过其他传统能源发电的配合来维持新能源发电的优先使用和电网稳定。当新能源发电的渗透率不断提高，且日益远离用电中心，弃电现象就越来越严重。（大容量的电池储能系统虽然可以局部缓解新能源发电的不稳定性和不均匀性，但受限于存储容量不是根本性的解决办法。）

　　氢能和化石能源一样是一种化学能，可以较长时间存储，但是化石能源是不可再生的，且有碳排放。而氢能可以再生，无污染，使用时无碳排放，且氢元素是地球上最多的元素，取之不尽用之不竭，可以大规模生产，运输，存储，供工业和交通运输使用，或重新发电。氢能的生产有很多方式，其中电解制氢对电能稳定性要求不高，所以可以通过新能源发电制氢，将新能源发电获得的电能转化为化学能，便于存储，运输，在需要时使用或重新发电。

　　所以氢能是作为一种优秀的能源载体，可以对应比较的是化石能源，即使不考虑碳排放和气候问题，化石能源总有用完的一天，从这个角度看氢能的未来潜力就无限光明了。

　　燃料电池是氢能使用的一种方式，但不是唯一方式，氢能还可以直接燃烧发电，或直接产生推进动力(火箭发动机)，也可以应用于各种工业过程，甚至还可以被包装成包治百病的神奇疗法在知乎上忽悠。

　　而燃料电池车只是燃料电池的一种应用方式。燃料电池发电还可以广泛应用于其他场合，比如固定式SoFC就可以替代柴油发电机，作为备用发电机。(SoFC并非直接输入氢气作为燃料，可以输入天然气，通过重整产生氢气。)

　　虽然无论英文还是中文，燃料电池都容易让人误以为燃料电池是一种电池。但是燃料电池的本质指一种发电机(Generator)而不是电池。电池是先将电能转换为化学能存储，在需要的时候再将化学能转化为电能使用，是能量存储装置。而燃料电池是将燃料氧化产生电力，只有将化学能转化为电能的过程，是一个发电过程。

　　燃料电池将车载氢储罐中的氢气催化氧化产生电能，再由电能驱动电机做功推进车辆。

　　相比电动汽车，燃料电池车的能源利用多了电力制氢再由氢发电两个步骤，能量转换过程自然会有能量损失，能源利用效率必然不如电动车，马斯克对燃料电池车的质疑也是从这个角度发出的。

　　氢能社会是一个很大的远景，也是人类必须实现的终极能源目标。氢能成为主导能源载体的关键因素一是经济性，二是安全性。经济性的问题，随着使用规模的扩大，氢能的使用成本必将逐步下降，无论最终是否能够降到比化石能源更便宜，化石能源终有耗尽的一天，到时经济运行自然会基于氢能成为主导能源的现实逐步调整适应。除非有新的大规模储能技术出现，这个结局可以说基本是注定的。对于安全性，随着技术发展，应用的逐渐广泛，通过事故调查与分析改进安全技术，标准化建设，以及作业人员和普通人通过安全教育而提高安全意识，氢气使用的安全性也会逐步提高。就像历史上各种新技术的应用，比如锅炉，电力，火车，飞机等等，虽然灾难事故无法完全避免，但是最终可以减少到一个对比于收益可以接受的程度。

　　氢气确实是易燃易爆气体，但是爆炸条件并不容易形成。氢气爆炸极限是4.0%～75.6%（体积浓度），意思是如果氢气在空气中的体积浓度在4.0%～75.6%之间时，遇火源就会爆炸，而当氢气浓度小于4．0%或大于75．6%时，即使遇到火源，也不会爆炸。

　　因为氢气很轻，具有易扩散的特点，所以在非密闭空间下，氢气几乎不可能达到4%的浓度。也就是说，在室外空气流通的地方，很难发生氢气爆炸。

　　人们已经习惯于汽油作燃料，对于氢气还缺乏了解，未来可以利用氢气易于检测，扩散速度快的特点，在可能有氢泄漏的地方加上氢气传感器，当氢浓度高于千分之五时，联动风机自动启动，确保氢安全。所以我们主张就是要做廉价的、可靠的氢气传感器，同时不管是室内和室外，在氢气可能泄漏的地方都加上氢气传感器和联动风机。这样来确保室内和室外，特别是地下停车场和制氢场所以及加氢站的氢安全。

　　实际上，氢能作为燃料总是有一定的危险性，但它即使燃烧起来以后的气味也没有毒。我们经常看到出现火灾爆炸的场景，人还没有接触到火，有毒的气体已经把人熏倒了，而氢不存在这个问题。

　　在燃料的爆炸性方面，氢的扩散速度是汽油的12倍，它很快能扩散开，可能一下子一股火上去，但是它不会引起其它更加严重的后果。在汽油和氢燃料汽车分别陷入燃料着火的条件下，氢燃料汽车，氢一燃烧冒一股火上去，扩散很快；而汽油车它没有办法，它只有燃烧，汽油来不及扩散。最后汽油车全都烧得只剩骨架了，而氢燃料汽车没有出现任何其它危险，也伤不了人。原理还是上面说到的，氢一旦泄露到空气中，就会快速向上扩散，所以汽油车都烧没有了，氢气车还是完整的。挪威有过一次加氢站爆炸的实例，爆炸以后加氢站形状还存在。但是俄罗斯汽油加氢站爆炸以后，基本上看不到了。

　　所以利用氢扩散速度比较快这一点和容易检测这一点，我们确保氢安全。现在全世界有三万到四万辆燃料电池车在运行，没有一辆燃料电池车发生燃烧和爆炸。

　　综上所述，实际上从安全性来说，氢燃料比汽油还要安全一些。我们以前也用氢，大家也接触过氢，把氢作为还原剂的时候，用量小，没有什么不安全。但是现在要把氢作为能源，要大量地应用，进入老百姓中间，老百姓就害怕了，这个氢可能要爆炸，氢气球都爆炸了。比如说有个地方以前建了个加氢站，现在这个地方不用了，这个加氢站要搬走，谁也不敢动，也没有地方敢批。七年了，这个加氢站也没搬走，而要搬的地方政府不同意，而且谁来审批也不知道。

　　实际上氢不是那么太危险，中国的管网运氢大概也在400公里左右，以后管网要拉得很长。在路上运氢，以前我们到加氢站加氢，氢来以后不准白天加，要半夜12点才允许加氢，都怕出现安全问题。氢系统的建立就是要制定绝对安全的氢的运行规则。当然，它既然是燃料我们当然要定规则，但是还是比较危险，特别是在开始的推广时期，要特别注意。

　　就像19世纪我们用氧一样，开始很危险的，所有的规则定好以后，甚至晚上你枕一个氧气枕头，心里也不紧张。所以氢如果定好标准，按照整个用氢规则来就没有危险。原来我们把它作为危险化学品当然也是有一定道理的，因为它用量并不多，人们并没有统一认识，而且没有制定系统的标准。如果作为一个大能源，它实际上可以来重新制定使用规则，制定运氢、加氢、储氢、制氢的规则标准，这个实际上就安全了。

　　2023年4月10日，中国石化宣布，“西氢东送”输氢管道示范工程已被纳入《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》，标志着我国氢气长距离输送管道进入新发展阶段。“西氢东送”起于内蒙古自治区乌兰察布市，终点位于北京市的燕山石化，管道全长400多公里，是我国首条跨省区、大规模、长距离的纯氢输送管道。管道建成后，将用于替代京津冀地区现有的化石能源制氢及交通用氢，大力缓解我国绿氢供需错配的问题，对今后我国跨区域氢气输送管网建设具有战略性的示范引领作用。

　　氢能被认为是未来能源，也是国家发展的重要战略资源。储氢是氢能发展应用中的一个重要方面。目前开发或应用较多的储氢技术路线主要有：高压气态储氢、管道输氢、液化氢、金属储氢和有机液体储氢。

　　高压气态储氢是在常温下，通过压缩机将氢气压缩到储氢瓶中，以提高单位体积的氢气密度。氢气运输方式中，高压气态储氢是目前最常见，也是工程化程度最高，技术最为成熟的储氢技术，其优点是制备的能耗低、充装和排放速度快，是目前占绝对主导地位的储氢方式。

　　但是在储氢密度、安全性、成本方面天然存在瓶颈。高压气态储氢对储气罐的要求很高，目前，由IV型碳纤维组成的储氢罐（35MPa和70MPa）被广泛用于车辆。为了承受如此高的压力，储罐材料要有非常高的强度，并且要将氢气压缩到如此高的压力需要很高效能的压缩机，材料成本，压缩成本和其他成本加起来，使得这种存储非常昂贵。

　　管道输送氢气是实现氢气大规模、长距离运输的方式，全球范围内输氢管道的数量加起来不到4500公里，中国近期规划的“西氢东送”是我国首条跨省区、大规模、长距离的纯氢输送管道，起于内蒙古自治区乌兰察布市，终点位于北京市的燕山石化，管道全长400多公里。管道输氢与油气管道相比，是几个数量级的差别，在中国，实现管道输送氢气并非一件容易的事情。目前氢气在中国仍属于危化品管理范畴，技术上，长距离输送氢气容易发生氢致裂纹等氢脆现象。目前国内外低压氢气管道运输尚处于初步发展阶段。

　　成本是管道输氢发展的一个主要制约因素。1.氢气自身体积能量密度小、管材容易产生“氢脆”现象，其管道运输成本往往大于同能量流率下天然气管道运输的成本。2.长途输送的情况下，由于地埋等管道铺设成本高，需要大规模的投资用于基础设施建设。目前氢气长输管道的造价约为天然气管道的2-2.5倍。

　　液化氢是让氢气在-253℃下液化，然后储存在低温绝热容器中，液氢的密度为70.78kg/m^{3}，是标准情况下氢气密度的850倍，所以液氢具有更高的体积与质量存储密度，单从储能密度考虑，液氢比压缩氢气在氢气运输上效率更高，更适合大规模运输及应用。一辆液化氢卡车一次可以运输大概20000Nm3的氢气，能够显著降低市场化应用的成本 。

　　液氢的体积密度大、质量储氢效率高，但沸点极低( 20.3K) ，潜热低、易蒸发，与环境温差极大，就要求存储容器有极高的绝热性能。目前液化氢运输主要使用超低温液化气体容器(LGC)、罐式集装箱和卡车三种。LGC和罐式集装箱的一次性运输量小，但它们在使用地点可以用作储存容器，可实现液氢工厂到液氢用户的直接储供；而卡车一次性运输量大，但无法作为储存设备，液氢转注过程中会有蒸发损失。

　　将易与氢反应的金属和不易与氢反应的金属合金化后而成的物质称为储氢合金。运输氢气时，通过加压将氢气吸附储存；使用时，通过加热将氢气释放出来，是非常理想的储氢方式，而且由于不受高压气体等法律法规的约束，能够与其他货物一起运输，近年来备受关注。2023年3月25日，国家重点研发项目固态氢能发电并网率先在广州和昆明同时实现，这也是我国首次将光伏发电制成固态氢能应用于电力系统。

　　固态储氢一直以高体积密度、安全等优势作为氢储运的技术储备，但大规模的运氢仍受制于低质量密度、高成本等问题仍有待进一步攻关完善。另一方面，尽管储氢合金本身的体积储氢密度很高，但组成储氢系统后的加热和冷却都是通过在储氢罐内部设置换热管道实现，换热管道中的介质流经不同位置的热交换将影响储氢合金的反应速率，因此储氢系统对吸放氢温度、吸放氢速度、吸放氢循环等的控制提出了较高的要求。

　　有机液体储氢技术是借助某些烯烃、炔烃以及某些不饱或芳香烃等不饱和液体有机氢化物的可逆反应进行加氢和脱氢来实现储氢目的。常见的适合做储氢材料的有机氢化物，如苯⇒环己烷、甲基苯⇒甲基环己烷（MCH）、萘⇒萘烷、甲醇、甲酸等备受瞩目。

　　利用有机氢化物的运输是在制氢后使用催化剂进行化学反应，使甲苯与甲基环己烷发生反应后运输到使用地点。利用氢气时，加热使其发生脱氢反应，然后将甲苯运回制造现场，重复使用。

　　大多数有机氢化物在安全法规方面的规定与汽油和煤油属于同一类别，因此可以利用现有的石油基础设施。另一方面，在处理有机氢化物的前体如甲苯和二甲苯时，需要注意关于有毒物质处理的安全法规。

　　所以，有机液体储氢的关键在于选择合适的有机氢化物，重点考虑的性能指标包括：1）质量储氢和体积储氢性能高；2）熔点合适，能使其常温下为稳定的液态；3）成分稳定，沸点高，不易挥发；4）脱氢过程中环链稳定度高，不污染氢气，释氢纯度高，脱氢容易；5）储氢介质本身的成本；6）循环使用次数多；7）低毒或无毒， 环境友好等。

　　甲酸在合适的催化剂的作用下，常温常压条件下就可以分解成氢气和二氧化碳。到目前为止，能够在温和条件下制氢的有机液体介质只有甲酸。借助专属催化剂，甲酸催化重整制氢可以高效地完成，其反应温度可在室温至120℃范围进行调节，与PEMFC工作温度范围相仿。甲酸分解的产物为等体积比的二氧化碳和氢气，一氧化碳副产物的含量较低（与催化剂及工作条件有关，优选的催化剂基本没有或仅有微量一氧化碳产生，通常低于10 ppm），其分解反应方程式为：HCOOH→CO₂+H₂。

　　另外，与其他有机氢化物相比，甲酸的物理性质跟水类似，气味类似于醋酸，具有弱酸性、还原性、生物可降解性，是美国FDA、欧盟批准的食品和动物饲料添加剂。甲酸无毒，不易燃烧，容易在自然环境下分解，因而具有较好的环保安全属性。

　　这些特性使甲酸成为优秀的储氢介质，尤其是这些安全环保的优势使甲酸不但适合车载制氢，更可以作为野外营地、市区楼宇、核电站等后备电源应用。甲酸和其他有机氢化物的特点和储氢制氢性能，如下表。

　　相对于高压气瓶储氢和甲醇制氢，甲酸制氢也具有一些方面的不足：质量储氢密度稍低，甲酸价格相对较高，单位制氢的碳排放量偏大。甲酸储氢相对于甲醇储氢而言质量密度偏低，但高于35MPa气瓶的储氢密度。至于后两个不足则可以借助新型甲酸制备技术来克服。甲酸分解的产物为等体积比的二氧化碳和氢气，一氧化碳副产物的含量较低（与催化剂及工作条件有关，优选的催化剂基本没有或仅有微量一氧化碳产生），其分解反应方程式为：HCOOH→CO₂+H₂。到目前为止，通过二氧化碳电化学还原途径合成甲酸的技术已经成熟，能有效地降低甲酸的成本。该路线原料为二氧化碳和水，因此成本构成的主要部分是电力。以二氧化碳为原料的电化学方法制备甲酸与甲酸制氢相结合是一条碳中性的能源利用途径。甲酸制氢环节的碳排放直接来源于工业二氧化碳，作为一个闭合循环来看，总的碳排放量则变为零，相对于石化制氢、煤制氢等路线更加绿色环保。

　　3. 二氧化碳转化为有机化工产品的技术进展 [J].黑龙江科学,2010(6):37-42

　　近几十年从油车改成烧CNG天然气的汽车也非常多，后备箱里塞个钢瓶就满街跑。我记得某些城市的出租车曾经集体油改气。

　　原本油改气是很省钱的，但2017年环保风暴后天然气价格大涨，省的就少了。

　　中国航天自行研发的氢泄露检测胶带产品可针对氢储运及应用过程中的泄漏进行监测，是一款氢泄漏原位检测胶带产品。本产品具有优异的变色性、自粘性、绝缘性及防水性能。当胶带附着区域发生氢泄漏时，胶带可迅速在泄漏点处发生肉眼可见的颜色变化。本产品与现有氢泄漏检测设备相结合，可建立完善的氢泄漏监测防范系统，实现对泄漏点快速定位，提升应急处理效率；同时本产品可对现有氢泄漏检测技术不能及时响应的细微泄漏进行记录，从而可以在源头上防止大型泄漏事故的产生，具有极高的使用价值。

　　4. 将胶带适当拉伸，保持适当的弹性对准待检测位置进行顺次缠绕，按1/3至1/2搭接向前缠绕；