氢能如何改变我们的未来

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氢能如何改变我们的未来

干勇，冶金材料专家，中国工程院院士，中国工程院原副

院长、国家新材料产业发展专家咨询委员会主任、中国金属学

会名誉理事长、中国科协先进材料学会联合体主席。长期从事

钢铁冶金领域连铸工程与新技术基础理论、技术集成研究和近

终形、高效连铸等方面的工程研究和技术推广工作。首次提出

了亚快速凝固的 CET 自由晶粒的半定量计算公式；成功研制了

国内首台半工业化和工业试验薄板坯连铸机组；主持了高效连

铸关键装备及系统技术的开发，形成具有自主产权的高效连铸

软硬件配套工程技术，推广了以独特的连续锥度结晶器、板簧

导向振动、连续矫直为核心的方坯高效连铸技术。

随着全球环境污染和温室效应的加剧，以原子能、风能、

水能、太阳能、氢能等为主的绿色能源逐渐进入人们的视野。

其中，氢是宇宙中最常见的元素，可以通过化石能源或电解水

制取，是可再生能源。氢气是密度最小的气体，无毒、清洁、

燃值高、能量密度大，并且极易燃烧，液态氢可以做火箭燃料。

氢能是低碳，甚至零碳排放，是人类未来最理想的清洁能源之

一。2019 年《政府工作报告》提出要“推动充电、加氢等设

施建设”，这是氢作为能源首次写入我国《政府工作报告》，

对氢能在国内的推广和应用具有里程碑式的意义。我国拥有庞

大的制氢产能和应用需求，发展氢能将对我国的能源安全和环

境保护产生哪些深远的影响？未来“氢能社会”是怎样的一幅

全新景象？氢能将如何改变我们的生活？

氢燃料电池有哪些应用场景

能源结构的转换和优化有两条路径：一是不可再生的化石

能源被可再生的绿色能源替代；二是高碳向低碳过程的过渡。

目前氢能的利用，特别是在汽车燃料电池上实现了应用的突破。

氢燃料电池是一个移动式的发电机，没有热循环，它就可以把

效率提到90%，发电效率非常高。氢怎么变成电？氢的发电机

理不需要借助热循环，而是氢在含铂的催化剂下放出两个电子，

形成电流。

国际氢能源委员会认为，21 世纪人类要进入氢时代，预测

2050 年全球氢能源需求将增至目前的10 倍，同时 2050 年全

球氢能产业链产值将超过2.5 万亿美元。氢能的使用，既可以

每年减少几十亿吨二氧化碳的排放，又可以形成巨大的产业领

域，提供几千万人的就业岗位。

氢除了在汽车上应用以外，还可以应用在深海潜水、无人

机、高速列车等设备上，只要是移动器件需要动力的地方，氢

燃料电池都可以应用。5G 时代所有基站的能源体系、供电系统

也可以用氢。在生活中分布式发电方面，实际上每家每户都可

以放一个氢燃料电池的发电小装置，用来制冷制热、发电供电，

几乎所有的家用电器都可以利用它。另外，一个氢气管道进入

家庭就可以供给所有需要的能源，非常高效便捷。

氢能源做的燃料电池与锂动力电池相比较，锂动力电池在

重载航空航天或者是大型移动器件上作为主动力电源，它的续

航里程不够，能量密度也没有氢燃料电池高。所以，像航空航

天大功率的这种运输工具，使用氢燃料电池是非常适合的。

氢能安全吗

氢能既然有这么多优点，那么使用氢存在危险吗？任何燃

料总是有一定的危险性，氢能作为燃料也不例外，但氢燃烧起

来以后没毒，不像有毒的气体会把人熏倒。在燃料的爆炸性方

面，氢的扩散速度是汽油的12 倍，燃烧后会很快扩散开，可

能一下子一股火蹿上去，但是它不会引起其他更加严重的后果。

我们做了一个测试，在汽油和氢燃料汽车分别燃烧着火的条件

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摘要：

氢能如何改变我们的未来干勇，冶金材料专家，中国工程院院士，中国工程院原副院长、国家新材料产业发展专家咨询委员会主任、中国金属学会名誉理事长、中国科协先进材料学会联合体主席。长期从事钢铁冶金领域连铸工程与新技术基础理论、技术集成研究和近终形、高效连铸等方面的工程研究和技术推广工作。首次提出了亚快速凝固的CET自由晶粒的半定量计算公式；成功研制了国内首台半工业化和工业试验薄板坯连铸机组；主持了高效连铸关键装备及系统技术的开发，形成具有自主产权的高效连铸软硬件配套工程技术，推广了以独特的连续锥度结晶器、板簧导向振动、连续矫直为核心的方坯高效连铸技术。随着全球环境污染和温室效应的加剧，以原子能、风能、...

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