雷博士：氢能源是建立在电能源基础上的二次能源

有关氢能讨论是越来越多了，有一些专家说，氢能是未来的终极能源，还有说未来氢能汽车会取代电动汽车，氢能还要取代其他能源，更有甚者，全世界处处是氢，是取之不尽，用之不竭的能源。总之，氢能被越说越玄乎了，越说越高、大、上了。

笔者，对此进行了系统研究，得出的结论，氢能源是建立在电能源基础上的二次能源。如果离开电能源这个平台、这个基础，去讨论氢能建设就是空中楼阁而已。下面予以论述，供同行参考。

1）能量

能量（energy）是物质的基本单元在空间中的运动周期范围的测量。现代物理学已明确了质量与能量之间的数量关系，即爱因斯坦的质能关系式：E=MC²。

（E：物体静止时的能量，m：物体的质量，c：光速，所以，本公式就代表物体静止时的质量=物体质量×光速的平方了。）

按照物质的不同运动形式分类，能量可分为机械能、化学能、热能、电能、辐射能、核能、光能、潮汐能等。这些不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。

2）能源

即能量的来源。能源的范围随着人类社会生产和科学技术的发展而不断扩大，它包括提供某种形式能量的物质资源和某种物质的运动形式。比如矿物燃料（煤、石油、天然气等）、风力、水力、太阳能等都是能源。

3）电能

电能，是指使用电以各种形式做功（即产生能量）的能力，

4）氢能

氢能（Hydrogen Energy）是指氢和氧进行化学反应释放出的化学能。

1）能源是能量来源，能源有除了柴、草以外、主要还有矿物燃料（煤、石油等）、风力、水力、太阳能等。

2）能量是可互相转化的。电能是其他能转换而来；氢气不是自然存在的物质。所以说，氢能也是其他能能转化而来的。

3）电能、氢能要成为能源，不是自然化成的，而是人工的产物。所以说电能、氢能只是二次能源。二次能源是利用一次能源的形式而已，自然就不是人们憧憬那样所谓的“未来的终极能源”。

三、人类利用能源的历程

人类利用能源已经经历了“火与柴草”、“煤炭与蒸汽机”、“石油与内燃机”等三个阶段。目前在向四个阶段的演变，风力和太阳能的利用阶段。其主要特征是“电和电机”。人类利用能源总量不断地增长，其能源结构也在不断变化。历史上每一次生产力的巨大飞跃，都与能源结构的变迁有关，从而极大地推动了人类经济社会的快速发展。

目前人们利用的一次能源主要有矿物燃料（化石能源），最具有代表是石油和天然气，基本技术是内燃机技术；还有煤，采用的技术是外燃机技术。石油和天然气、煤采用的是燃烧技术，其不足越来越明显。

1）化石能源利用率太低，超越40%已经十分困难；

2）燃烧技术容易产生二氧化碳。大量的二氧化碳等温室气体，不断加剧导致全球气候变暖。如果全球气温上升4℃，地球南北极的冰川就会融化，海平面因此将上升，全世界40多个岛屿国家和世界人口最集中的沿海大城市都将面临淹没的危险，全球数千万人的生活将会面临危机，甚至产生全球性的生态平衡紊乱，最终导致全球发生大规模的迁移和冲突。

3）清洁风力、太阳能等一次能源，由于技术原因长期无法利用起来。即使今天，已经实现了风力、太阳能发电，但是并于电网还是十分困难。

4）把风力、太阳能等一次能源发电，已经成功实现二次能源的利用，但是这种利用，依然不完美，于是催生了氢能建设的加速。

5）建设氢能体系，就可以更高效使用电能，更有效减少电能浪费。

1）风力、太阳能发电规模越来越多大，浪费越来越严重

从中国近年来的电力能源看，风电已经成为仅次于火电和水电的第三大电力来源。2019年风力发电量为4057亿千瓦时，占全国发电量的5.54%。同时中国拥有的太阳能发电总装机容量高达130亿瓦，其能力超过世界上任何其他国家。由于风力、太阳能发电间歇性的原因，上网十分困难，其浪费十分严重。减少这种浪费，已经是越来越重要了。

2）氢能来源必要条件

自然界常态里，没有氢气。氢气来源主要是电解水。也就是，要得氢，必须要求有水源。没有水源，就没有氢能源。

3）氢能来源充分条件

水，自己在常态下不会主动分解氢气和氧气。必须通过电解。把水转化成氢气和氧气。必须有电。工业富产氢，也是工业过程的产物，工业过程都是用电的过程。

有了充足电能源，如果还具备一定水源，就可以把浪费电能变成氢能储存起来备用。也就是说，利用氢，把多余的“电”或者说把不能上网的“电”储存起来，备用，才是国家战略层面的意图。

六、把储存的氢，再还原为电是最合理、最经济的氢能利用

电能转化为氢能后，氢可以直接燃烧了，比如厨房烧火做饭，也可做内燃机的燃料，即氢气内燃机，作为机动车辆的发动机。但是这样做，并不是最合理、最经济氢能利用。（氢做化工原料是另外一个话题。）

大家知道，目前的电网最大优势是上规模的发电、集中式调度、分配供电。这个模式符合工厂、园区、城镇居民及固定场所用电需要。但是临时性施工、抢险救灾等移动设备，却要求分布发电系统，其比较灵活、比较实用、响应比较快。还有电动汽车、电动轮船、野外作业，必须独立发电系统。

于是有了燃料电池技术的应用了。比如氢燃料电池，就是目前最先进发电系统。

1）发展电动汽车，供电技术已经具备

发展电动汽车，发展电动汽车，供电技术已经具备，发展电动汽车对电力系统的发展有推动作用。但其主要目的是节能减排的施。

2）发展氢能汽车，有利带动燃料电池技术的突破

在电动汽车发展初具规模的今天，提倡发展氢能汽车，其意图不是为了替代电动汽车，其主要目的是带动燃料电池技术的突破。

3）氢能以纯电动汽车为基础，重点是大卡车

目前电动汽车在乘用车的应用基本成功，但是电池比能量对商用车（重点是大卡车）还是比能量太低的。所以，中国发展氢能以纯电动汽车为基础，重点是发展氢能大卡车。

4）燃料电池技术的一旦突破，分布式发电能源网络就基本成功

目前中国不缺电，再生能源（风力、太阳能）也不缺，电解制氢技术成熟，目前的瓶颈是燃料电池技术。氢能大卡车推广应用成功，中国分布式发电能源网络的技术就基本成功了。

发展氢能已经提升到国家能源战略。目前还有比较多瓶颈和短板。不能急，要脚踏实地干，但不宜夸大，更不提一些不实的口号。

一句话，氢能源是建立在电能源基础上的二次能源，是对电能的补充，而不是对电能的替代，没有电能这个基础，不可能发展氢能。氢能的最佳利用，还是氢能发电。