氢能是个大骗局吗
本帖最后由 晨枫 于 2019-6-11 10:56 编辑观网登载了一篇据说是醍醐灌顶的《氢能不是大骗局》的文章，现在找不到了，但别的网站还有。https://www.cnqiang.com/2019/05/50460.shtml
作者据说是前工程院副院长、战略科学家干勇。必须说，氢能不是大骗局，但照着干文的误导走，真可能弄成大骗局。
氢是可燃的，燃烧产物是水，所以没有污染。氢是可以从电解水或者碳氢化合物裂解中制取的，可算是取之不尽、用之不竭。这些都没错。氢能是未来能源结构的重要组成部分，但作为车用能源，作者身为前工程院副院长，在关键技术和安全问题没有解决之前，就认定和鼓吹这是未来主流能源的方向，这是轻率、武断甚至不负责任的。
氢能作为未来主流能源，是与电能相比较的。电能可以通过光电、风电、水电、潮汐电等绿色能源产生，但远距离、低损耗的长途输电是一个问题，最大的问题则是储存，到现在为止，还没有理想的解决办法。氢能可以从电解水或者碳氢化合物裂解中制取，但远距离的安全输送和储存的问题更大。
氢能的生命力在于电解水制氢。从碳氢化合物（煤、石油、天然气）制取工业用氢是可以的，但燃料用氢就不合理了。从碳氢制氢不仅过程本身的能耗和损耗问题，还有二氧化碳捕获。有这个功夫，还不如直接使用碳氢燃料，提高燃烧效率、降低排放。
在绿色电能过剩的时候，电解水制氢，把氢作为间接的储能，这是可行的。但电解水是大电流作业，高度危险，不宜分布式运作，应该集中化。这就回到氢的运输和储存了。
工业规模的氢储存和运输是有办法的，成本高点，使用规定严格点，只有受过严格训练的人才能接触，等等，安全问题还是能解决的。但干文的重点在于机动的分布式应用，主要是汽车（包括轿车和卡车，首先从卡车开始），这就是不同的概念了。
常规的氢储运有高压气态和低温液态。要达到一定的储氢密度，气态储氢的压力很高，国内的典型压力是35MPa，欧美则是更高的70MPa。很多人对这压力可能没有多少概念。1MPa相当于100米水柱。也就是说，35MPa的压力如果储水的话，顶上开一个洞，在理论上可以朝天打出3500米高的水柱，70MPa当然就是7000米高的水柱。实际上，水柱有发散问题，打不到那么高，但意思在那里。如果人在附近的话，针眼般的泄漏就可以把人拦腰斩断，那叫干净利索绝对没商量。
高压气态的加注也是问题。这可不是加油枪那样朝加油口里一插就完事了，而是需要可靠的闭锁和气密。加氢压力还要高于容器内压力，这和轮胎打气要打到32PSI但压缩机的压力可以达到至少60PSI一样，没点压力差气根本打不进去。加氢的气密挑战比容器本身更大。而且作用汽车上的使用，这要所有人都能安全可靠地使用才行，而不是只有受过专业训练的人才能用。
干文以氧气枕头为例，说明危险品是可以随着技术进步而不危险的。打火机放在家里，即使泄露也不至于造成危险；汽油桶放在家里，危险性就极大增加。量变导致质变，工程院副院长不会连这个道理也不懂。要含有足够的燃料，“氢桶”必须有足够容积，必须有足够高的压力。液氢还有超低温的问题，碳氢储放氢的技术路线更有自有问题，已有另文叙述，这里不再重复。事实上，100年后，氧气钢瓶依然是危险品，副院长大人用氧气枕头来做例子，但回避了氧气钢瓶，不知道是何居心？
长途输氢的问题也大。典型长途天然气管道压力在1.4-10.5兆帕，相比之下，液化气钢瓶的最大压力不超过2.1兆帕。同等重量下，氢气的热值比天然气高三倍，但天然气的比重比氢气高8倍，所以要输送同样热值的氢气，需要输送2.7倍的体积，管径不变的话，压力要相应提高。氢气的渗漏性特别高，高压下加剧，长途输送的管道密封、泵站密封是巨大的问题，长期使用后金属管壁的氢脆也难以解决。
干文还鼓吹氢即使泄漏燃烧，也比普通碳氢燃料更加安全，因为挥发性强，不容易聚集。氢燃烧的时候是无色透明的，除了能看到热浪导致空气的扭曲，看不见氢的火焰。在工业上，在怀疑有氢气泄漏的地方，需要带红外探测仪进入现场，否则等感到热度了就晚了。
氢气的挥发性强不假，但这是在开放空间。在地下车库等密闭空间，或者氢气的数量太大的时候，氢气照样聚集，照样燃烧、爆炸。“兴登堡”号飞艇了解一下。美加有相当数量的以液化丙烷作燃料的汽车，大部分地下车库是不让这些车进的，就怕万一泄漏，形成爆炸性很强的燃气云。液化丙烷与液氢或者高压气态氢相比，可是温和太多了。
液态有机储氢是另一条技术路线，有很多优点，但加氢和脱氢都相当于一个危险品化工厂，工业化集中运作可以，比如与调峰电站相结合，但在汽车上分布式运作则问题多多，在可预见的将来看不到解决的希望。
干文以氢燃料电池作为未来氢能的使用终端应用，这更是问题多多。氢燃料电池在阿波罗飞船时代就被广泛看好，被看作未来动力的主要形式，但除了氢的制备和储运，需要铂催化剂也是个大难题。铂是稀贵金属，在自然界的储量比黄金还要稀少，年产量更是只有黄金的5%。锂电池要大发展，一个大问题是锂的储量和产量，但锂毕竟不是稀贵金属。锂尚且如此，用铂的氢燃料电池倒是大发展无压力了？
在近期，以氢为燃料的内燃机、外燃机更加现实。氢在常温常压下是气态，与空气容易形成完美混合，燃烧容易。内燃机自然就是汽油机那样的点燃机制或者柴油机那样的压燃机制，或者燃气轮机，外燃机则有蒸汽机、斯特拉发动机等。这些都有成熟的技术，转换成氢燃料没有太大的技术困难，当然热效率方面不及氢燃料电池。
氢能是骗局吗？不是。以液态有机储氢结合氢燃料的内燃机、外燃机发电，用作调峰发电，是风电、光电（包括光伏和光热）、潮汐电等间隙性发电的有力补充，氢能还会有更多的用处。但干文鼓吹的技术路线倒是真可能成为大骗局了。
简单说氢能不是骗子，这个院长是 想起来以前还有个hybrid的思路是用动能，把刹车能存储在一个飞速旋转的叶片上~~~ 后来貌似也是安全问题，没有量产。 IBM曾经搞过锂空气电池，花重金搞了7年最后没法突破，项目关闭了。 tanis 发表于 2019-5-31 12:00
想起来以前还有个hybrid的思路是用动能，把刹车能存储在一个飞速旋转的叶片上~~~ 后来貌似也是安全问题，没 ...
飞轮储能，这个好像有过。不过用机械能储能，这个一直不是很可靠。分分钟把人切成羊肉片 氢气的渗漏性特别高，高压下加剧，长途输送的管道密封、泵站密封是巨大的问题，长期使用后金属管壁的氢脆也难以解决。
悲观地认为，这个问题恐怕是无解了。。。 氢是宇宙的基础，这个宇宙之内有什么东西能挡得住它吗？
{:216:} tanis 发表于 2019-5-31 11:00
想起来以前还有个hybrid的思路是用动能，把刹车能存储在一个飞速旋转的叶片上~~~ 后来貌似也是安全问题，没 ...
印度人还用压缩空气作为“未来汽车”的动力呢！再开一点脑洞：不如自己背一个水箱，落差驱动水车，车底再把水接住，…… MacArthur 发表于 2019-5-31 13:13
悲观地认为，这个问题恐怕是无解了。。。 氢是宇宙的基础，这个宇宙之内有什么东西能挡得住它吗？
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要抱有希望, 某种材料一突破, 很多都变成可能 伦敦单层巴士已经有用氢能的了。 现在准备订双层氢能巴士， 一辆要50万镑， 价钱是电能的一倍。 舒拔 发表于 2019-5-31 14:48
伦敦单层巴士已经有用氢能的了。 现在准备订双层氢能巴士， 一辆要50万镑， 价钱是电能的一倍。 ...
好呀，让英国人开路吧，这条路中国人就不必急着挤进去了。
伦敦的氢动力巴士是燃料电池，还是内燃机？气态储氢还是液氢？ 本帖最后由 东湖珞珈 于 2019-6-1 05:38 编辑
美国这边一堆设备用3000PSI这个标准，比如潜水气瓶。
十多年前我玩预压缩空气的PCP气枪，就是用潜水气瓶来灌气，所以整个系统需要耐压5000PSI，才能安全的用3000PSI操作。当时也是小心翼翼的，这3000PSI的枪要是爆了就像一个小炸弹一样，还是在脸边上爆。能量不用担心，正常发射的话，就是用击锤敲开气瓶口极其短暂的放一点气。就这点气的推力，小口径的打死猫猫狗狗这样的小型动物没有问题，大口径的连野猪鹿都能通杀。
转换一下，3000PSI才区区20MPa多一点，比上面说的氢70MPa低多了，我那还是压缩空气，不会烧的，这可是氢气！坐在这种炸弹上面，想起来就怕怕。
东湖珞珈 发表于 2019-5-31 15:33
美国这边一堆设备用3000PSI这个标准，比如潜水气瓶。
十多年前我玩预压缩空气的PCP气枪，就是用潜水气瓶来 ...
还有量的差别啊。你的潜水气瓶才多少气在里面？真的释放了，压力马上就掉下来了。而储氢的容器没有一点容量干不了事，但这容量释放出来，那才不得了。 晨枫 发表于 2019-5-31 20:51
好呀，让英国人开路吧，这条路中国人就不必急着挤进去了。
伦敦的氢动力巴士是燃料电池，还是内燃机？气 ...
燃料电池（单层巴士的电池是你们加拿大公司Ballard制造的）。 没提氢气储存方式， 估计是液态氢。 氢气提取用的是海上风电。 伦敦政府喜欢折腾人， 前几年政府还鼓励大家买柴油车，黑色出租必须是柴油的。 今年开始除了黑色出租， 柴油车进城每天要多收12镑5污染费{:198:}
双层巴士由这家北爱尔兰公司生产http://www.wrightsgroup.com/news/news_item/WRIGHTS-GROUP-SHOWCASES-GROUND-BREAKING-HYDROGEN-FUEL-CELL-TECHNOLOGY 完全赞同！{:237:} 舒拔 发表于 2019-5-31 16:36
燃料电池（单层巴士的电池是你们加拿大公司Ballard制造的）。 没提氢气储存方式， 估计是液态氢。 氢气提 ...
这个Ballard，好多年了，full of promise，little delivered 看过几个关于氢燃料电池研究的新闻，发现其原始研发人员基本都是从加拿大回国的华人，不知道燃料电池技术在加拿大应用推广是不是阻力比较大。 看到一些氢气球爆炸烧伤孩子的事件，{:224:} 水杉 发表于 2019-5-31 19:07
看过几个关于氢燃料电池研究的新闻，发现其原始研发人员基本都是从加拿大回国的华人，不知道燃料电池技术在 ...
因为加拿大的Ballard公司是氢燃料电池的大本营 舒拔 发表于 2019-5-31 17:36
燃料电池（单层巴士的电池是你们加拿大公司Ballard制造的）。 没提氢气储存方式， 估计是液态氢。 氢气提 ...
伦敦政府喜欢折腾人， 前几年政府还鼓励大家买柴油车，黑色出租必须是柴油的。 今年开始除了黑色出租， 柴油车进城每天要多收12镑5污染费
这就叫政府呵，服不服都是它说了算。。。
{:219:} 说到底还是为了太阳能，风电解套。
实际可行的路线，可能还是500度下，和煤炭催化反应，生成甲烷，当天然气烧。
其余的，都是妄想。骗取补贴当生意的。
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