目前很多人认为，氢能源可以使人类从依赖矿物质燃料的窘境中彻底解放出来，并将有效抑制空气污染。由于大量洁净能源的使用，世界能源市场不久将演变为氢唱主角的氢能源经济。但实际上，就像人类现在还无法攻克癌症一样，氢燃料汽车不会很快步入我们的生活。
　　
　　在2004年美国总统大选中，布什和克里虽然分属两大阵营，但对氢经济却持相同观点，对未来燃料电池的应用充满信心。众多环境学家和汽车制造商也对此推波助澜，认为美国能源政策下一个重要主题就是制定氢能源政策，推动氢能源的迅速应用。一时间，氢能源经济似乎很快就会成为现实。这里归纳了有关氢能源和燃料电池的九大常见错误观念，提醒人们对氢能源经济应该有清醒的认识，得出的结论是，氢能源经济不会很快在美国出现。

　　氢作为燃料在自然界大量存在

　　氢是宇宙中最常见的元素之一，光是太阳每秒钟就燃烧6亿吨的氢，但可惜的是，人类生活的地球并不存在大量的氢资源供人类直接利用，大量的氢原子都是与其他元素捆绑在一起以分子形式存在，如水就是由氢和氧两种元素构成的，氢的存在方式和石油完全不一样。由于这种特殊的存在方式，我们要想利用氢原子作为能源，首先必须将氢分离出来之后才能制造出各种氢燃料电池，由于氢分离的过程首先要消耗能量，按照能量守恒定律，我们从这些氢燃料电池获得的能量将永远不会超过氢分离过程中所消耗的能量。

　　世界现代燃料电池之父杰弗里将这种过程表述为：氢实际上只是一种流通手段，而不是一个首要的能量来源，它只是获得能量的一个途径，这个途径将创造能量的部门和使用能量的部门联系起来。

　　氢燃料电池将终结全球变暖

　　尽管氢燃料电池本身不会像内燃机那样向大气中排放二氧化碳，但由于氢的存在方式具有特殊性，制造氢燃料电池的过程仍然无法避免污染。目前制造氢的工艺主要有两种，一种是从天然气中提取氢，这个过程本身仍然会向大气中排放大量的二氧化碳，另一种是通过电解工艺从水中提取氢，由于这个过程需要大量的能源，如果这些能源来自于那些靠矿物质燃料发电的电厂，这个过程依然是非常污染和不洁净的。

　　此外，氢被制备出来以后，这些氢还要被压缩和运输才能被最终使用，如果这些过程使用了传统的矿物质燃料，结果可想而知，与直接利用矿物质燃料相比，我们使用氢燃料电池会向大气中排放出更多的二氧化碳。

　　事实上，如果人类所驾驶的汽车所采用的氢燃料来源于天然气或水的话，将会净增加大气中二氧化碳的排放量。尽管采用氢能源的汽车实现了零污染，就像电灯实现了零污染一样，靠燃烧矿物质发电的电厂却从来不会实现零污染。

　　对于短期来说，应用核能发电生产氢燃料可能是减少二氧化碳排放量的一种方法，这种方法理论上可以降低大气中二氧化碳的排放量，但由于核能的应用将引发核污染问题，专家们认为，从长期的观点来看，应用核能生产氢燃料代价非常高，因此这个方法并不可取。

　　氢经济可依赖再生能源进行生产

　　用太阳能和风能这些可再生的能源去生产氢能源，理论上可以消除矿物质燃料和核能所带来的污染，但这里出现了一个新的问题，那就是可再生能源只能解决极小部分氢能源问题，对于氢能源经济来说等于杯水车薪。

　　1998年到2003年，美国风能发电的能力增加了28%，达到6374兆瓦，大约可以满足160万个家庭用电的需求。到2020年，美国计划使风能发电能力达到全国6%的用电需求。如果美国所有汽车都使用氢燃料，则需要100万个涡轮发电机组，光安装这些发电机组就需要半个加利福尼亚才能装得下，同样，太阳能电池板也需要大面积的土地作为存身之处，才能实现发电。

　　水是氢生产过程中的另一个制约因子，太阳充足的地区往往水量很少，尽管非常适合太阳能发电，但并不适合生产氢能源。美国水资源研究所的数据表明，美国每年需要4.2万亿加仑的水才能满足氢能源经济的需求，这大约相当尼亚加拉瀑布每3个月的水量，为满足氢能源经济，美国的水消耗总量将增加10%。

　　不用过分担心氢气的泄漏问题

　　氢气是一种无色无嗅的气体，它的燃烧过程几乎不可见。加气站发生小的泄漏事故并不易觉察，也许只有到火着到你的裤子时你才能发现它的存在。另一方面，压缩氢气并不需要很大的能量才能点燃，手提电话、闪电等的电火花就足以点燃氢气。尽管汽车油箱通过采用碳纤维强化技术可以有效防止泄露事故，但星罗棋布的加油站、管道和纯化工厂却很难完全消除泄漏隐患，氢的利用过程中最大的缺陷是它的气体状态，而我们目前大部分石油制品都是以液体状态存在，这需要所有的基础设施都要符合高压气体或者低温液态氢的保存条件，这将大大增加这些基础设施的复杂程度。氢是一种极难控制的物质，它总是试图通过最小的缝隙逃离限制。

　　美国加利福尼亚州技术和飞机推进研究所对氢泄漏引发的环境问题进行了研究，数据表明：如果美国所有的能源来源于氢燃料，假设所用的氢每年有10%－20%发生泄露，大气当中的氢原子则会增加4到8倍。尽管这种估计对氢的泄露有些夸大，但不管这个泄露量是多少，氢原子的泄露将会导致空气中的氢原子与氧原子结合产生大量的水，这些大量悬浮在大气中的水雾将会大大增加气候变暖的程度。

　　氢燃料电池要首先用于汽车工业

　　解决气候变暖将不会只从汽车开始，目前美国小汽车和轻型卡车的二氧化碳排放量只占总量的20%，而依靠矿物质作为燃料的发电厂则每年排出40%的二氧化碳，制造汽车用的燃料电池不仅要符合苛刻的条件，而且还受重量和体积的限制。

　　解决环境变暖更好的解决方法是推迟制造使用氢燃料作动力的汽车，换之以使用氢燃料电池技术进行发电。目前美国已经有4家公司开始销售他们的氢燃料电池发电装置，但可惜的是，这4家公司的年发电量只有69兆瓦，不到美国全年总发电量944000兆瓦的0.01%。

　　美国正投巨资进行氢能源研究

　　美国总统乔治•.布什承诺将花费120亿美元进行氢能源的研究工作，然而，美国推行“健康婚姻”的预算就达到了150亿美元；美国伊拉克战争每个月的花费就达到了390亿美元，到去年9月份，美国已为伊拉克战争花费了12100亿美元。事实上，2004年美国能源部在核能和矿物质燃料方面的研究经费大大高于氢燃料的研究。

　　按照美国联邦政府的计划，美国联邦政府将和美国三大汽车巨头一道联手进行氢燃料的研究，他们计划将在2008年推出第一辆样车，而这些汽车何时能投入市场至今还遥遥无期。

　　专家预计，美国要想进一步加强氢能源的研究，就必须加大对研究经费的投入。计算机模拟数字表明：如果美国40%的汽车使用氢燃料电池作为动力的话，建立氢能源经济的费用将超过50000亿美元。

　　如果目前以氢燃料作为动力的汽车数量没有增加到一定程度的话，美国一些像壳牌这样的大石油公司并不愿意对氢能源的生产、运输、加油设施和储存装置等进行投入，而另一个窘境是，如果汽车驾驶员无法方便地找到补充氢燃料地点的话，汽车厂家也不愿意投巨资进行氢燃料汽车的生产，汽车厂家认为美国的加油站有1／3应该提供氢燃料，否则他们不可能大规模生产氢燃料汽车。

　　美国加利福尼亚州计划将在2010年以前在加州高速公路上设立150－200个加气站，每个加气站的造价高达50万美元，按照这样的预算，全美100775个加油站中如果25%改造成加气站的话，造价高达130亿美元。

　　冰岛能做的事别国也能做

　　冰岛第一个加气站已经在首都雷克雅未克的市郊进行商业化运营，携带氢燃料的公共汽车开始走遍冰岛的大街小巷，冰岛的氢燃料都是通过电解水的方法获得。此外，冰岛还成立了由汽车制造商和电力公司组成的新能源联盟，他们计划把冰岛整个国家变成一个完全使用氢燃料的系统。

　　然而这个令人称道的计划却不具备推广意义，因为冰岛72%的电力供应来源于地热和水利发电，由于有庞大的可利用的清洁能源供应，冰岛可以直接用全国电网进行电解水生产氢燃料。对于美国来讲，这是根本无法实现的事情，在美国，地热和水利发电只占全国发电量的15%，高达71%的电力供应来源于矿物质燃料。

　　另一个问题是加气站的数量问题，在冰岛，16个加气站就可以满足全国的需要，而在美国，这个数量要增加90倍，需要1440个加气站才能供应全国的燃料需求，这些加气站还要有非常合理的地区分布，并让所有驾驶者都能知道加气的地点。

　　采用氢燃料的车可做到物美价廉

　　简单的大规模生产并不足以降低氢燃料汽车的价格，按照今天的燃料电池生产技术，即使达到50万辆的生产能力，氢燃料汽车的价格仍是目前汽车价格的6倍。尽管通用汽车公司宣布将在2010推出商业化氢燃料汽车，但汽车厂商目前对即将投入使用的质子交换膜燃料电池的表现表示忧虑，因为它目前还不能达到内燃机15年或17万英里的最低运行寿命，现在的燃料电池的寿命只能达到2000个小时。

　　专家预测，在短期内，传统的以汽油为燃料的汽车将会被汽油和电池混合驱动汽车、高清洁柴油车、天然气汽车、甲醛和乙醛汽车所取代，很多专家预计氢能源真正实现全面应用还需要几十年的时间。

　　单次充氢后车可行驶数百英里

　　一加仑汽油是一加仑氢气能量的2600倍，氢燃料汽车如果像目前的内燃引擎一样，一次充气行驶里程达到300英里，氢气将被压缩成极高的压力状态，每平方英寸将达到10000磅。即使在这样的高压下，氢燃料汽车的燃料箱还是十分巨大，将是目前油箱的4倍。液态氢燃料相对好一些，通用汽车公司的液态氢燃料汽车可以一次行驶250英里，它的“油箱”大约是传统油箱体积的2倍，但是这种液态氢燃料汽车必须每天行驶，因为液态氢被冷却到零下253°c，一旦停下来，氢很快就会被蒸发掉，如果你连续一周不使用的话，你的汽车“油箱”里可能连一“滴”氢气都没有了。

　　编后语：

　　不用氢，我们用什么来降低温室效应？显然，在不远的将来，依靠氢能源降低全球气候变化的希望是渺茫的。美国国家研究委员会的报告表明，氢能源的应用还存在很多障碍，政府必须进一步降低有害气体的排放标准，加大对可再生能源的研究力度。尽管氢能源的前景广阔，但很多专家认为技术本身将对氢能源的直接利用发挥关键作用。

　　目前降低汽车排放最好的例子是汽油和电力混合驱动汽车，这种汽车既具备内燃机引擎，还可以用电力驱动，并可以在两种驱动之间实现无缝转换。目前这种混合驱动汽车在美国的销售势头很好，越来越多的汽车制造厂商正在加入这种汽车的生产队伍。此外采用超轻的材料例如塑料、玻璃纤维、钛金属、镁金属和碳纤维的应用，以及开发更轻的引擎等也会减少动力需求，从而降低燃料电池与矿物质燃料之间巨大的价格差距。

　　等待用氢能源经济拯救人类是不现实的，如果在今后的10年内我们不能有效减少温室气体排放，历史将会惩罚我们，我们的后代将会在更恶劣的环境中苦苦生存，而且这种趋势还将进一步持续下去。

摘自 科技日报