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今年早些時(shí)候，深圳舉辦了海洋經(jīng)濟(jì)博覽會(huì)，展示了波浪能研究和生產(chǎn)的最新進(jìn)展，并解決了利用氫作為潛在清潔能源的問題。在上屆G20可持續(xù)發(fā)展峰會(huì)上，歐洲、中國和美國同意共同努力，通過來自空氣、太陽和海洋的可再生能源，減少能源生產(chǎn)中化石燃料的使用，并逐步實(shí)現(xiàn)“脫碳”的目標(biāo)。
▲G20發(fā)展峰會(huì)
氫是宇宙中最豐富的化學(xué)元素。然而，它在自然界中不能以純氣態(tài)形式存在。它只有與其它元素結(jié)合才能“存活”，例如水中的氧（兩個(gè)氫和一個(gè)氧原子，H2O）和甲烷（一個(gè)碳和四個(gè)氫原子，CH4）。
一旦氫氣與水和氣體中的伴隨元素分離，它有什么用？
答案很簡單：它是一種輕質(zhì)氣體，比空氣輕，而且無毒。如果提取和儲(chǔ)存得當(dāng)，它可以為房屋供暖，為汽車、火車、飛機(jī)和所有其他交通工具提供能源，它可以取代目前所有的不可再生能源，如煤或石油，為所有工業(yè)生產(chǎn)過程提供清潔能源。
▲氫
然而，從氧和碳中分離氫并不是一個(gè)簡單、低成本的過程：首先，它是從甲烷中提取得到所謂的“灰氫”，這個(gè)過程需要大量的傳統(tǒng)能源，同時(shí)也會(huì)帶來溫室氣體和污染。此外，為了生產(chǎn)“干凈”的氫氣，必須通過電解將水與氧氣分離，從而從水中提取所謂的“綠色氫氣”。但是，電解有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，就是需要大量的電力才能工作。簡而言之，為了從氫氣中生產(chǎn)清潔能源，我們在提取氫氣的過程中消耗了大量電力，同時(shí)二氧化碳排放量也同樣高。
這種悖論阻礙了氫氣的工業(yè)生產(chǎn)，直到利用風(fēng)能、太陽能或海洋能等可再生能源創(chuàng)造“綠色”氫氣生產(chǎn)循環(huán)的想法開始出現(xiàn)。在 ENI、CDP、Fincantieri 和 Terna 的支持下，都靈理工大學(xué)開發(fā)了一項(xiàng)尖端技術(shù)，用于從波浪運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生能量。
▲意大利都靈理工大學(xué)開發(fā)的ISWEC
這就是慣性海浪能量轉(zhuǎn)換器 (ISWEC)，它是一種安裝在15米長船體中的機(jī)器。得益于陀螺儀和傳感器系統(tǒng)，它每年可以產(chǎn)生250兆瓦的“綠色”能源，占據(jù)海洋區(qū)域僅150平方米，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)沒有負(fù)面影響。通過使用這種特殊工藝，創(chuàng)造了一個(gè)良性且非常簡單的循環(huán)：從海水中提取氫，并利用波浪運(yùn)動(dòng)和洋流產(chǎn)生的能量來產(chǎn)生電解水所需的能量。
氫是一種幾乎取之不盡的可再生能源。其產(chǎn)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，可以一勞永逸地解決發(fā)展與環(huán)境的“辯證關(guān)系”。去年夏天，歐盟曾計(jì)劃初步實(shí)施“綠色協(xié)議”，并投資4700億歐元建立“氫能源戰(zhàn)略”項(xiàng)目，旨在為所有歐洲伙伴通過電解生產(chǎn)“綠色”氫創(chuàng)造條件。預(yù)計(jì)2024年底實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)氣態(tài)氫至少100萬噸，廣泛應(yīng)用單機(jī)功率100MW的電解設(shè)備。
▲未來氫能
如上所述，正如意大利生態(tài)轉(zhuǎn)型部長羅伯托·辛戈拉尼所說，意大利的“復(fù)蘇計(jì)劃”設(shè)想撥款470億歐元用于可再生能源的研發(fā)，特別是在“綠色”能源生產(chǎn)領(lǐng)域。不僅是意大利，其他歐洲國家也在押注氫能的未來，氫能已成為各國深入研究的課題，新能源正在頑強(qiáng)地應(yīng)對(duì)當(dāng)前地球面臨的困難局面。
據(jù)美國能源部調(diào)查顯示，近年來，全球工業(yè)化國家都在大力投資開發(fā)氫能，年均增長20.5%。西班牙已從其國家預(yù)算中撥出15億歐元用于未來兩年的“國家制氫計(jì)劃”。中國在這方面也不甘落后，因?yàn)槟茉窗l(fā)展戰(zhàn)略的重點(diǎn)是國民經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略發(fā)展，而中國化石能源儲(chǔ)量很少：煤炭1145億噸、石油38億噸、天然氣1.37萬億噸立方米，占世界儲(chǔ)量的11.6%、2.6%和0.9%。
▲清潔能源對(duì)中國發(fā)展至關(guān)重要
中國人口眾多，人均資源不足。人均煤炭可采儲(chǔ)量僅為世界平均水平的一半，石油僅為十分之一左右。人均能源消費(fèi)明顯滯后，交通能源回收也明顯滯后。與此同時(shí)，汽車尾氣已成為空氣污染，尤其是城市空氣污染的最主要因素。因此，追求新的清潔能源對(duì)中國的可持續(xù)發(fā)展尤為重要。
在最近的五年計(jì)劃中，科技部將燃料電池汽車及相關(guān)技術(shù)的研發(fā)列入國家建設(shè)科技計(jì)劃。早在2002年1月，中國科學(xué)院就啟動(dòng)了科技創(chuàng)新戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃重大項(xiàng)目，重點(diǎn)研究大功率質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和氫能技術(shù)?；瘜W(xué)物理研究所和中科院電動(dòng)汽車主要依托科技部國家高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）。75KW、150KW燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和氫動(dòng)力的研發(fā)在具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)領(lǐng)域取得進(jìn)展，這項(xiàng)世界領(lǐng)先的技術(shù)將幫助中國盡快進(jìn)入氫能時(shí)代。
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