大部分氢气依旧是靠电解获取，而电的来源大多来源于火力发电，这与氢气是清洁能源是否相悖？

问题描述存在两个错误描述·氢能并不清洁毋庸置疑

氢能汽车在庚子年间热度从居高不下到几乎被行业边缘化，原因是基于制氢、运输、成本、安全与性价比五个方面的缺陷（非缺点）。2021年氢能汽车应当会彻底被淘汰，下面就来盘点关于氢能汽车的误解以及一些错误的尝试吧。

1. 氢燃料汽车的本质
2. 水氢能汽车的概念
3. 氢气传统制造方式
4. 氢能推广普及初衷
5. AIP技术存在意义

关于氢燃料汽车最多的误解是把「氢气当做燃料」，也就是用于热机的能源，以燃烧的方式转化动力；这是大错而特错的解读！咱们先来解析这个的问题。

氢气的燃烧火焰温度在空气中的当量燃烧标准为1430℃（摄氏度），这个是非常尴尬的标准；因为汽油的当量燃烧标准为1200℃，比氢气低也许还能体现其优势，但是柴油的相同标准温度却有1800℃，也就是说以氢气作为燃料并没有柴油的价值高。

在工业领域使用的“气割”除乙炔以外则为氢气和LNG，氢气在氧气中当量燃烧的火焰温度可以达到2800℃！那么想要以氢气作为燃料则不增氧毫无意义，压缩增氧后的火焰温度又太高，普通内燃机从材料到机油润滑系统都难以承受这么高的温度；所以在汽车维护项目中的「氢氧除积碳」也是昙花一现，能烧蚀掉少量积碳但也会严重损伤发动机。

问题：既然氢能并不是作为内燃式热机的燃料，其功能到底是什么呢？

其实氢燃料汽车的本质是【电动汽车】，只是在电车的基础之上，加上一套由氢氧进行化学反应从而产生电流的化学发电器的「增程式电动汽车」——氢燃料汽车的准确定义应当为“氢燃料发电器·增程式电动车”，核心总成包括以下五项。

• 动力电池组
• 发电电池堆
• 电机
• 电控
• 基础车身

这就是“氢车”的本质了，然而这种技术是绝对不会被普及的；因为从制氢到运输再到超大的能量转化损耗，决定的结果是使用氢能发电的背后的排放与成本，要比主流的柴电或汽油増程器系统还要高得多！所以以公共汽车为主的机动车，使用的均为柴电增程器，那么水氢汽车又是个什么东东呢？

氢能的制造方式多种多样，其中包括电解水制氢；“水动力”的汽车是直接加水，通过原车动力电池组在车身上进行电解水的化学制氢，之后再用氢能在氢燃料电池堆里发电，电流为电池组充电并同时为电机供电以驱动车辆——这里的核心是动力的电池组。

用原车储电“先解水制氢”再“耗氢发电充电”，这不是有病吗？与其绕一个大圈子弄出来氢，为什么不直接用动力电池驱动车辆行驶。要知道如果动力电池组有100kwh的容量，先制氢后发电过程中产生的损耗，只能让得出的电剩下30kwh左右！很显然这是愚蠢的做法，所以水氢汽车直接被淘汰。

但是这种技术的淘汰直接说明了以日韩与德国为首推广的氢燃料增程式电动汽车也应该淘汰，因为这些车只是把“水氢系统”从车上“卸下来”而放在普通汽车爱好者看不到的背后；说白了就是在掩饰问题，把巨大的能耗与排放放在看不见的地方，这叫做掩耳盗铃、相信这种技术有前景只能说明对技术一无所知。

电解水制氢是非常差的方式，比如丰田汽车的掌门人「丰田章男」近期放话说“电动汽车被过度炒作”，这话就像放屁一样，为什么这么说呢？因为这老鬼子只口不提其推广的氢能汽车的本质是电动汽车，只是说日本的电能主要依靠火电（85%左右），推广电动汽车会造成日本传统能源“荒”。

然而这些都是站不住脚的说法，日本的石油煤炭主要依靠进口，但是制氢的主要方式仍旧为【PDH·丙烷脱氢】技术。这种技术只要是为了制造丙烯，氢能是副产物，而丙烷正是石油分馏的产物！那么日本依靠进口石油的日本为什么不好看能源安全问题呢？因其美国的看门狗。

「丙烷脱氢」的制氢方式已经造成了丙烯的供大于求，这是日韩德三个国家推广氢燃料汽车的结果，不过影响时间不会很长。因为探明石油储量容不得再去制氢了，以汽车保有量的增速，全球年均石油消耗量看向60亿吨，探明储能能用30余年就算理想了。

那么PDH技术不能考虑之后，使用电解水制氢着实会造成日本的电荒，结果会怎样呢？中国是电力大国，火力发电的体量很大，不过占比已经越来越低，清洁发电的占比已有30%以上。所以这些顾虑在国内并没有，所以日本氢能株式会社的社长龙野广道表示要把重心放在中国汽车市场，然而这种说法很混蛋。

1：用于化学发电的氢燃料电池堆成本非常高昂，功率非常小的电池堆也要数十克的【PT·铂金】；这种材料也就是俗称的白金，一般的白金戒指也不过≤10克，算一算仅仅PT的成本就会让这种车的价格达到什么程度吧。可以说综合品质相当差的氢能增程车也要三四十万元，动力堪比凯美瑞、续航堪比特斯拉，这种车定出这种价格是要哄傻子吗？

日本之所以不惜代价推动氢能技术的发展，核心因素是在化油器时代囤积过量的PT；但是化油器技术很快被电喷技术取代，这些PT就只有以制氢的方式去消耗，但是我们没有这种刚需，日系汽车存在什么问题与其他国家的汽车工业何干呢？

2：氢能增程汽车的高压罐储备的是「液态氢」，其能量密度相当于35倍左右的T-N-T；这种燃料主要用于航天领域，比如下图的日本的火箭，出现问题后的状态大致就是这样了。曾经粗略计算过一台5kg左右的氢车，如果在碰撞中泄露并出现明火引燃，结果总能是轻易毁掉一个街区。

这种车还是用于日本本土比较合理，韩国和德国推广这种技术也是很有勇气的；然而这些二战的战败国想怎么折腾是它们的事情，在其他区域推广就显得不合理了。

日韩德这些国家对氢能技术的热衷只是因为不能拥有核武，所以日本的苍龙级潜艇使用的API技术就是氢燃料增程；但如果允许有核武的话，相信这些曾经的邪恶轴心的热情会很高，而且会更邪恶。

然而单纯依靠军工领域还是无法快速的完成PT的消耗，所以转型汽车的生产就显得很重要了；但是这种车辆的问题毕竟太突出，即使是支持日系汽车的日本人在其本土市场也基本不接受，多年的努力只换来了5位数左右的保有量，这个标准基本预示了氢能增程汽车最终必然消失。

（1kg-H2成本超过60￥，综合难以达到100km的续航，此类车不仅不环保，同时是买的贵用的也挺贵）

编辑：天和Auto-汽车科学岛

天和MCN授权发布

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大部分氢气依旧是靠电解获取，而电的来源大多来源于火力发电，这与氢气是清洁能源是否相悖？

目前成本最低的制氢方式是用煤或天然气与水反应，而电解水制氢工艺只在少数情况下使用（电解水制氢的纯度较高）。

科学家的梦想是实现低成本光解水，目前也有了很大进展。如果能实现光解水，再使用这种方式制备的氢气做燃料，比如说用于氢燃料电池，这将是能源利用的革命性进步。

大部分氢气依旧是靠电解获取，而电的来源大多来源于火力发电，这与氢气是清洁能源是否相悖？

氢能作为最清洁的能源，终将成为人类最优的能源选择。但是鉴于目前的技术瓶颈及成本考虑，氢能大规模的运用依然是个难题。

2H2+O2=2H2O,这个化学反应方程式简直是太有诱惑力了。不但能真正实现“零排放”而且其能量密度相对于其他常见的能源具有很高的优势。

但是氢气不能直接从自然界获取，需要人工制造，而且难度挺大。常用的制氢方法有电解水制氢、化石燃料催化重整制氢、生物制氢以及太阳能制氢等。

1、电解水制氢

这种方法在中学实验课上学习过，因为其耗能巨大，并不能被广泛采用及推广。

2、化石燃料催化重整制氢（煤气化、天然气制氢）

先将煤炭气化得到以H2和CO为主要成分的气态产品，然后经过CO变换和分离、提纯等处理而获得一定纯度的产品氢。

这种方式制氢由于成本低、工艺简单也是目前主要的制氢方式。但是其因为产生了附加产品CO2等仍然会污染环境。

3、生物制氢

生物质气化制氢就是将生物质原料如薪柴、锯末、麦秸、稻草等压制成型，在汽化炉或裂解炉中进行汽化或裂解反应，制得含氢的燃料气。

这种方式制氢提取工艺复杂，占地面积大，也不适合大面积推广。

4、太阳能制氢（光解水）

太阳能制氢的原理是直接利用太阳能，在催化剂的协助下，将水分解产生氢气。

这种方法直接利用太阳能，看似很美丽。然而，这种制氢方法最重要的催化剂一直是未能攻克的技术难题。

氢气主要分为灰氢、蓝氢和绿氢。

灰氢是通过用化石燃料催化重整获取的氢气，会产生CO2等污染物。

蓝氢也是采用化石燃料催化重整获取氢气，产生CO2会被捕捉、利用，不会对外界排放污染物。

绿氢是通过可再生资源，如太阳能、水电、风电等方式制氢，整个过程没有碳排放，是真正的绿色洁净能源。

目前，受限于技术及成本考虑，市场上主要还是以灰氢为主。

进入21世纪以来，人们更加关注全球气候变化和环境问题影响，节能减排和能源清洁化步伐加快。用可再生能源制氢、用氢燃料电池发电、用氢燃料代替天然气进入普通家庭将构成“净零排放”可持续利用的氢能系统，对实现“碳达峰”、“碳中和”的目标起到重要的作用。

目前，占世界GDP70%的18个国家制定了氢能发展战略，全球直接支持氢能源部署的政策总计约50项。欧盟委员会于2020年3月10日宣布成立“清洁氢能联盟”；日本将“氢能社会”纳入国家发展战略，我国2020年3月发布《关于加快建立绿色生产和消费法规政策体系的意见》，要在2年内对氢能立法，氢能源行业将迎来前所未有的发展机遇。

当突破技术瓶颈、成本问题，氢能将迎来爆发式的增长，氢能源在未来绝对是能源市场的主力。

1、车用燃料

在未来，氢燃料将完全取代汽油、柴油，汽车、轮船等运输工具将由氢燃烧产生的动力来驱动，车用燃料将是氢能在未来的主要应用场景。

2、日常生活

氢能在民用生活中将会有广泛的应用。除了在汽车行业外，用氢气取暖、做饭、氢能空调、氢能冰箱等，有的已经得到实际应用，有的正在开发，有的尚在探索中。

3、作为工业原料

1、安全性问题

众所周知，氢气的化学性质活泼，在我国氢气是和汽油一样作为危化品进行管理。虽然各种实验数据表明氢气的危险系数低于汽油，但是鉴于目前的技术和管理能力，仍不能很好的解决。

2、政策引导

欧美及日本相继出台氢能发展政策，我国截至目前还没有正式发布过氢能发展政策及相关技术标准。

3、技术瓶颈

氢能从生产、运输、储存到终端应用，关联到的设备设施繁多，工艺复杂。由于我国氢能发展起步较晚，自有关键技术及设备不足，而现在欧美日等对高精尖技术出口的封锁，可能造成氢能技术瓶颈突破的时间严重滞后。

4、成本

制氢、运氢、储氢、加氢目前成本高，是技术原因更是应用规模有限所致，产业规模化是降低氢能成本的关键。

目前灰氢的成本在10-15元/kg左右，电解水制氢的成本在20元/kg左右，加上运输、销售利润等，终端用氢价格在 35~ 50 元 /kg。

随着技术的发展及应急的大规模铺开，用氢成本将明显下降，预计未来终端用氢价格将降至 15~40 元 /kg。按照百公里用氢1kg 计算，燃料电池乘用车百公里用能成本略低于燃油车。

综上所述，氢能具有能源密度高、无污染等优点，但也存在基础薄弱、成本偏高、安全性方面的问题。

事物的发展都会有阵痛期，就像目前的电动汽车一样。我国作为世界第一大能源生产国和消费国，一定会出台相关政策支持、助推氢能发展。届时，氢能才是真正到了应用的爆发期。

大部分氢气依旧是靠电解获取，而电的来源大多来源于火力发电，这与氢气是清洁能源是否相悖？

工业氢气并非主要依靠电解水来获取，氢气的来源主要天然气、石油、煤、电解，其中从天然气获取氢气是最多的也是最廉价的。

氢气商业生产有四个主要来源：天然气（48%）、石油（30%）、煤（18%）和电解（4%），由此可见电解氢气占比是极低的。

作为毕业于化学相关专业的人员，对基础化工品的商业化生产与实验室制备的区别深有体会。包括氢气在内的基础化工品，很多都是看起来十分粗放又十分巧妙的工艺，而往往更多是对石油天然气等烷烃类物质深加工时的副产物。

很多基础化工的产品，如果按照中学化学课本中实验室的制备方法去做，成本会高的吓人，化工厂赔掉裤子。

我们知道天然气的主要成分是甲烷，如何用甲烷来制备氢气，是通过下面这个反应来实现的。

首先，在镍催化剂存在的情况下，将天然气、水蒸气加热至700~1000℃，产生一氧化碳和氢气。然后氢气分离后，剩余一氧化碳再与水蒸气在360℃左右反应，继续第二阶段反应产生氢气。

石油法类似于烷烃，因为石油裂解汽油等化工品，最后的得到的小分子烷烃副产物最终可转化为甲烷。

综上所述，氢气作为清洁能源，其并不是主要从水中电解而来。专门用电去电解水制备氢，成本很高，而一些利用可再生能源发电来电解水，也多是电能无法储备的无奈之举。

大部分氢气依旧是靠电解获取，而电的来源大多来源于火力发电，这与氢气是清洁能源是否相悖？

氢气是清洁能源，这点是毋庸置疑的。

但是现在纠结的在于：氢气的制取需要消耗大量的电力，天然气，煤炭等等产品。氢气并不是一个一次能源，而是一个依靠煤炭，电力等能源转化来的二次能源。

二次能源一定会有损耗，所以大部分的专家和选择针对氢能源的利用，都集中在二次能源浪费太严重。

现在的氢气并不是主要的能源，国内有一些加氢站，在四川居多，这主要是因为氯碱工业附产的氢气较多。

加氢站

目前常用的氢气制备工艺包括：

氢气制备的方式

目前制造氢气的工艺，主要集中在化石能源，也即是天然气。

天然气制氢设备

太阳能制氢

从全球的范围来看，目前天然气的制氢仍为主要技术路线，占比高达48%，醇类与煤制氢分列第二、第三，占比分别为30%与18%，而电解水制氢比例仅为4%。

全球范围内制氢原料占比

目前在电解水制氢上面，主要是日本，日本63%的氢气都是依靠电解水制氢。这主要跟日本化石能源短缺有关系，日本制氢主要使用的是核电，风电等。

日本制氢的原料

因为电解水的成本太昂贵，除非是电力能源过剩，或者是电力在偏远地区不适用于长距离并网运输。

例如大山里，或者海边风电发电机组总体功率不稳定，那么这类电能就比较适合制备氢气。包括一些偏远地区的光伏电站，光伏电站间歇性比较明显，因此直接并网售电，成本回收慢。因此，可以进行储能，或者是电解水制备氢气。

各类氢气制备的成本价格：

各类氢气制备的成本价格

目前来说，电解水的氢气制备价格是最高的，电解水制氢气，每千克的成本为20-38元，仅有光伏，风能等电力可以做到10元/千克。同比天然气制氢气要高出1-2倍。

同时要比工业副产品，氯碱工业的价格要要出3-4倍。

纯度高(体积分数达到99.3%以上)，主要用于生产氯化氢以及PVC，但仍有很多氢气富余放空。2018年国内烧碱产量按3800万吨/年计，共副产氢气95万吨，其中自用达60%以上。据统计，中国氯碱工业每年剩余氢气达( 28~34)万吨，造成严重资源浪费。工业副产氢提纯最常用的是变压吸附技术( PSA)。目前采用PSA技术的焦炉煤气制氢、氯碱尾气制氢等装置已经得到推广，规模化的提纯成本为3~5元/kg，计入气体成本后氢气价格为8~14元/kg，具有较高的成本优势。

全世界现有超过2000套装置采用该工艺以天然气为原料生产合成气，用于大规模生产甲醇、合成氨和氢等。事实上天然气的制氢工艺，并不单单是制备氢气，还有包括甲醇，合成氨等化工原料。

1、水蒸汽重整反应式：

CH4+H2O=CO+3H2 ΔH=+206 kJ/mole (+表示吸热)

由于过量蒸汽的存在，同时也发生水煤气变换反应：

CO+H2O=CO2+H2 ΔH = -41kJ/mole

水煤气大部分人都知道，就是有点发蓝的火焰。一些大厨在炒菜的时候，想要火大，或略微对着鼓风机中的炭火泼水。

水蒸汽重整反应得到的合成气中H2和CO的比例为3:1。

2、自热重整（ATR）

燃烧反应：

CH4 + O2 = CO2 + H2O

然后是重整反应：CH4 +H2O = CO + H2

CO2 + CH4 = 2CO + 2H2

也发生水煤气变换反应:

CO + H2O = CO2 + H2

这个方式合成气中H2和CO的比例为2.6：1，比水蒸汽重整要好。

3、部分氧化（POX）：不适用任何催化剂

天然气和纯氧在1200-1500℃发生燃烧反应：

CH4+ 1/2O2 = CO+2H2 ∆H = - 36kJ/mole

合成气产物中H2和CO的摩尔比（H2/CO）通常小于2:1，为1.7～1.8:1，属于产能较低的方式。但是对于一些能源比较多的国家，例如中东国家，这个方式确实是可以采用的。

2020年三菱重工已经在欧洲建立氢生产工程，主要以煤炭为原料进行氢制备。

后续有机会，咱们好好讨论一下氢电池汽车的未来发展。

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大部分氢气依旧是靠电解获取，而电的来源大多来源于火力发电，这与氢气是清洁能源是否相悖？

大部分新能源都是伪命题！！！我们常说的新能源汽车，无非就是靠电力驱动，而电力的来源又是靠火电、太阳能、风能水力、以及核电来采集能量。太阳能、风能发电、水力发电、核电清洁能源，但是他们的所发出的电能占比又特别少，甚至50%都达不到，所以我们常用的电能都是依靠燃烧煤炭来供给，然后再用蓄电池储存能量，这可能算是个清洁能源！