美國(guó)看不上的氫能源，日本為何要拿來(lái)賭國(guó)運(yùn)？

人有多大膽，造車(chē)就有多大產(chǎn)。

2019年5月23日，南陽(yáng)日?qǐng)?bào)頭版刊發(fā)的一則報(bào)道——《水氫發(fā)動(dòng)機(jī)在南陽(yáng)下線，市委書(shū)記點(diǎn)贊！》，引發(fā)輿論廣泛關(guān)注。

就在前一天，全國(guó)創(chuàng)新小能手龐青年的青年汽車(chē)水氫發(fā)動(dòng)機(jī)“正式下線”。作為“靠譜造車(chē)人”，龐青年宣稱(chēng)找到了一種神秘催化劑，不加油、不充電、只加水，就能跑上1000公里。市委書(shū)記現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)后，脫口用英文點(diǎn)贊，“It"s very good!”

很多人戲稱(chēng)，這又是一項(xiàng)“令科學(xué)家震驚”的神奇發(fā)明。因?yàn)橹袑W(xué)生在物理和化學(xué)課上都知道，能量是守恒的，但在龐青年神秘催化劑面前這些都不是事。

隨著輿論的質(zhì)疑此起彼伏，“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”的鬧劇最終是一地雞毛。2019年10月21日，青年汽車(chē)正式被裁定破產(chǎn)。

“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”的技術(shù)路線到底能不能實(shí)現(xiàn)，那些神秘的催化劑到底是什么，我們不得而知。龐青年用“水氫”賭造車(chē)夢(mèng)，但比他更瘋狂的，則是日本用氫能源賭上了國(guó)運(yùn)。

1.日本，用氫能源賭上了國(guó)運(yùn)

眾所周知，日本是一個(gè)島國(guó)，地域狹小，長(zhǎng)期以來(lái)災(zāi)難頻發(fā)，而且資源極度匱乏，是全球公認(rèn)的“三貧”國(guó)，即貧油國(guó)、貧氣國(guó)和貧煤國(guó)。

有多貧？數(shù)據(jù)說(shuō)話：日本三大資源全部嚴(yán)重依賴(lài)于海外供給，其中煤炭99%依賴(lài)進(jìn)口，石油99%依賴(lài)進(jìn)口，天然氣95%以上依賴(lài)進(jìn)口。尤其是87%以上的原油都來(lái)自于中東地區(qū)，更是潛在的巨大威脅。說(shuō)句危言聳聽(tīng)的話，一旦有人控制了波斯灣、馬六甲海峽的運(yùn)輸通道，日本國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)是不是意味著就全面崩盤(pán)。

這般受制于人，對(duì)于任何國(guó)家來(lái)說(shuō)，都很難容忍能源大動(dòng)脈掌握在別人手里。

自上世紀(jì)70年代經(jīng)濟(jì)騰飛以來(lái)，日本經(jīng)濟(jì)發(fā)展始終受到國(guó)土資源的約束，其中能源匱乏成為困擾日本上下的核心問(wèn)題。1973年第四次中東戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，引發(fā)全球石油危機(jī)。隨著石油價(jià)格的暴漲，作為石油消耗國(guó)的日本可謂是損失巨大，這更加劇了日本能源對(duì)外依存度過(guò)高導(dǎo)致缺乏安全感的憂(yōu)患意識(shí)。

為擺脫對(duì)中東石油的束縛，以及維護(hù)國(guó)家能源安全，積極尋找替代能源成為日本接下來(lái)生存的唯一出路，日本采取了多條腿走路的辦法來(lái)化解能源威脅。

首先想到的就是開(kāi)發(fā)核電及積極進(jìn)口煤和天然氣，來(lái)達(dá)到核能與貧油貧氣以及貧煤矛盾的均衡。

誰(shuí)知屋漏偏逢連夜雨。2011年3月，因?yàn)榈卣鹑毡镜牡谝缓穗娬靖u出現(xiàn)核泄漏，這讓日本幾乎終止了核能資源。2011年、2012年、2013年日本核能發(fā)電比例分別從2010年的26%下降到9.76%、1.55%和0.89%，2014年日本核電發(fā)電比例為0，進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的“零核電”狀態(tài)。

眼見(jiàn)核能深受民眾抵制沒(méi)了希望，日本就把目光放到了氫能上。于是，在“去核”的同時(shí)，把氫能戰(zhàn)略提高到前所未有的高度。

從碳排放以及能源安全角度來(lái)看，氫能源都能完美契合日本。

氫能源是真正的無(wú)碳，傳統(tǒng)能源含碳量高，燃燒過(guò)程中會(huì)排放CO2等溫室氣體，氫燃燒不會(huì)產(chǎn)生污染物與溫室氣體。其次是蘊(yùn)藏豐富，氫是世界上最普遍的元素，構(gòu)成宇宙質(zhì)量的75%，主要以化合物形態(tài)貯存于水中，而水是地球上存在最多的物質(zhì)。此外，氫能源的熱值高，氫氣的熱值為120MJ（兆焦）/kg，超過(guò)所有的化石燃料，是天然氣的2.5倍，汽油的3倍，煤炭的4.3倍。

僅憑蘊(yùn)藏豐富，氫能源或許就讓日本兩眼冒光垂延三尺。

2013年，安倍政府正式推出《日本再?gòu)?fù)興戰(zhàn)略》，把發(fā)展氫能源提升為國(guó)策高度，并啟動(dòng)加氫站建設(shè)的前期工作。第二年日本內(nèi)閣修訂《日本在復(fù)興戰(zhàn)略》時(shí)，發(fā)出建設(shè)“氫能源社會(huì)”的呼吁。

此后，日本關(guān)于發(fā)展氫能源的政策只多不少，真金白銀投入自然也少不了。

根據(jù)日本能源研究所數(shù)據(jù)顯示，2013-2018年間日本政府為氫能研發(fā)的投入、氫能應(yīng)用的補(bǔ)貼金額逐年上升，總計(jì)為14.58億美元。

2019年，安倍晉三在會(huì)議上表示，為推進(jìn)環(huán)境領(lǐng)域的技術(shù)革新，今后10年將由官方和民間共同投資30萬(wàn)億日元（約合人民幣2萬(wàn)億元）的款項(xiàng)，以用于氫能等環(huán)境技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。

總之，氫能源作為日本未來(lái)的能源血液，對(duì)日本有著極大的戰(zhàn)略?xún)r(jià)值。如果賭對(duì)了，氫能產(chǎn)業(yè)將幫助日本擺脫對(duì)石油天然氣等傳統(tǒng)化石能源的依賴(lài)，站在全球新能源產(chǎn)業(yè)鏈的頂端。

這就是日本下重注的國(guó)運(yùn)之戰(zhàn)！

2.美國(guó)，對(duì)氫能源不屑一顧

與日本舉全國(guó)之力賭上了國(guó)運(yùn)相比，美國(guó)卻對(duì)發(fā)展氫能源顯得拖拖拉拉，甚至有點(diǎn)“不思進(jìn)取”的味道。盡管早在2002年美國(guó)就是將氫能源納入能源戰(zhàn)略的國(guó)家之一。

2019年，美國(guó)發(fā)布了離現(xiàn)在最近的《氫經(jīng)濟(jì)路線圖》，提出到2030年美國(guó)氫能源累計(jì)投資將達(dá)80億美元。十年才80個(gè)小目標(biāo)，這手筆實(shí)在不能算是大。與拜登政府剛剛通過(guò)的用于擴(kuò)大可再生能源、電動(dòng)汽車(chē)、生物燃料和能源效率等3000億美元的支出法案相比，也簡(jiǎn)直是天壤之別。

氫能源在美國(guó)受此般“冷待”，其中第一個(gè)問(wèn)題，就是制氫的成本居高不下。

幾種主要制氫方式如醇類(lèi)重整、天然氣重整、焦?fàn)t煤氣重整的成本都不低，電解水的成本更是高得嚇人。根據(jù)能量換算的石油當(dāng)量的價(jià)格，氫氣供應(yīng)鏈的成本遠(yuǎn)高于車(chē)用汽油和天然氣。

哪怕是經(jīng)過(guò)幾十年的技術(shù)積累，即使是掌握全世界70%的氫能源技術(shù)專(zhuān)利的日本找到的一些特別制氫方法，比如用氨來(lái)制備氫氣。致命的問(wèn)題也還是太貴了，畢竟用氨水制氫發(fā)電的成本是天然氣的8倍，煤炭的9倍。更別說(shuō)美國(guó)這種不重視態(tài)度，降成本無(wú)異于癡人說(shuō)夢(mèng)。

對(duì)于氫燃料電池，特斯拉CEO馬斯克甚至大膽直言，直接把這種電池稱(chēng)為傻瓜、一堆垃圾，而且是“蠢得令人難以置信”。氫燃料電池更是被他叫做智商稅。

如果氫能源的成本始終降不下來(lái)，那離真正的商業(yè)化之路似乎還任重而道遠(yuǎn)。

其次，受市場(chǎng)詬病的還有安全問(wèn)題。

因?yàn)闅錃獠环€(wěn)定，極易發(fā)生爆炸和其他反應(yīng)，對(duì)氫氣的存儲(chǔ)與運(yùn)輸技術(shù)就提出很高要求。南方科技大學(xué)教授、澳大利亞國(guó)家工程院外籍院士的劉科說(shuō)，氫氣是爆炸范圍最寬的氣體，4%到74%，小于4%是安全的，大于74%只著火不爆炸，但是在4%到74%這個(gè)很寬的范圍內(nèi)，遇火星就爆。

雖說(shuō)氫燃料電池車(chē)迄今為止沒(méi)有發(fā)生過(guò)燃爆事件，但全球目前也只有三萬(wàn)臺(tái)左右。而燃爆，本質(zhì)上是一個(gè)概率問(wèn)題。在挪威等海外地區(qū)，已經(jīng)發(fā)生過(guò)多起加氫站的燃爆事件。

除了成本以及安全問(wèn)題，實(shí)事求是的講，美國(guó)在綠色氫方面進(jìn)展緩慢，一個(gè)最為重要原因是天然氣的廣泛供應(yīng)。

對(duì)美國(guó)來(lái)說(shuō)，天然氣等于能源安全。由于其境內(nèi)有豐富且廉價(jià)的天然氣，美國(guó)沒(méi)有太多的動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)向氫的飛躍。如果沒(méi)有相當(dāng)高的碳價(jià)，我們很難看到氫氣在美國(guó)具有競(jìng)爭(zhēng)力的情景。

于是一個(gè)尷尬的現(xiàn)象出現(xiàn)了。2020年，全球共銷(xiāo)售氫燃料電池汽車(chē)9006臺(tái)，同比下滑9.1%。其中美國(guó)僅銷(xiāo)售937臺(tái)，同比大幅下滑55%直接腰斬。如此慘淡的數(shù)據(jù)雖離不開(kāi)疫情的擾動(dòng)，但美國(guó)政府對(duì)氫能源的“冷待”恐怕也是功不可沒(méi)的。

不過(guò)話說(shuō)回來(lái)，盡管氫能源發(fā)展有各種問(wèn)題，但與然氣、煤，石油等不可再生能源相比，氫能源依舊是公認(rèn)的21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?/b>。

氫位于元素周期表之首，原子序數(shù)為1，常溫常壓下為氣態(tài)，超低溫高壓下為液態(tài)。氫燃燒時(shí)最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會(huì)產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔铩U化物和粉塵顆粒等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氨氣經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境，氫取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應(yīng)。

從20世紀(jì)70年代以來(lái)，世界上許多國(guó)家和地區(qū)就廣泛開(kāi)展了氫能源研究。氫燃料電池技術(shù)，被認(rèn)為是利用氫能，解決未來(lái)人類(lèi)能源危機(jī)的終極方案。

目前的現(xiàn)狀是，雖然燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)基本已經(jīng)被突破，但是還需要更進(jìn)一步對(duì)燃料電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)、提升，使產(chǎn)業(yè)化條件趨于成熟。所以只要技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)突破，氫能源的發(fā)展依然有光明的未來(lái)。

在氫能源發(fā)展過(guò)程中，如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破？還面臨哪些廣受爭(zhēng)議的問(wèn)題？如何降低制氫的成本？又如何推動(dòng)氫能源轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力？

2021前瞻碳中和低碳科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會(huì)，將邀請(qǐng)多位國(guó)際院士、行業(yè)專(zhuān)家、相關(guān)政府領(lǐng)導(dǎo)及龍頭企業(yè)等行業(yè)翹楚出席，聚焦低碳科技發(fā)展，共同探討雙碳愿景下科技創(chuàng)新、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化、經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)型的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，為“努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”展開(kāi)高質(zhì)量思維賦能。

為更好地推動(dòng)低碳技術(shù)進(jìn)步、更好地促進(jìn)中國(guó)綠色轉(zhuǎn)型，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院作為科技創(chuàng)新型智庫(kù)，專(zhuān)項(xiàng)成立了「前瞻碳中和戰(zhàn)略研究院」。

「前瞻碳中和戰(zhàn)略研究院」將聚焦碳中和領(lǐng)域的政策、技術(shù)、產(chǎn)品等開(kāi)展研究，瞄準(zhǔn)國(guó)際科技前沿，服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，圍繞“碳中和”開(kāi)展有組織、有規(guī)劃科研攻關(guān)，促進(jìn)碳中和技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，為企業(yè)創(chuàng)新找到技術(shù)突破口，為各級(jí)政府提供碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略路徑管理咨詢(xún)，幫助各大單位節(jié)能減排低碳轉(zhuǎn)型提供解決方案,促進(jìn)綠色低碳和高質(zhì)量發(fā)展。