10月19日-22日,由联合国开发计划署、中华人民共和国科学技术部指导,联合国开发计划署驻华代表处、中国汽车技术研究中心有限公司联合主办,佛山市人民政府、佛山市南海区人民政府全面支持的2020联合国开发计划署氢能产业大会在佛山市南海区樵山文化中心召开。
国家能源局,联合国开发计划署及其他驻华机构代表,氢能产业链核心企业高管,各国高校、科研机构专家出席了本次大会。
微天下对话中国科学院院士、西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室主任郭烈锦教授,解读氢的制取、氢能源汽车安全性等引起广泛关注的问题。
微天下:您曾提出工业上可以通过太阳能光解水制取氢气,其过程是否类似于科学课堂中的电解水制氢实验操作?
郭烈锦:从科学意义上讲,两者本质上没有太大区别,都是水分解的化学反应,只是驱动力不同而已。光解水制氢是借助光催化剂的催化作用直接利用太阳光来驱动进行的水分解反应,它依靠载能光量子的激发在催化剂表面产生电子和空穴对,光生电子在催化剂表面或体内定向迁移到反应活性位点,与水溶液中的氢离子结合生成氢原子,继而制取氢气。电解则是通过正负电极两端的电压差驱动电子定向迁移到阴极、阴极上的电子与水溶液中的氢离子结合生成氢原子,继而制取氢气。总的来说,两种制取方式从整体来看,一个是光催化反应,一个是电解反应;但实际上,两者只是能量来源不同,微观的原理都是一样的。
微天下:我们了解到电解水和煤的气化都被用于氢的制取,未来随着氢经济的不断发展,是否意味着我们仍需要大量开采煤来保证氢的制取?
郭烈锦:自然界中很少有单质的氢,氢基本上都是以化合物的形式存在,这就要求我们需要输入能量对化合物进行分解才能制取到纯氢。大家谈化石燃料色变的一个主要原因在于它们燃烧会产生SOx、NOx、粉尘颗粒物等环境污染物和低浓度CO2温室气体排放到大气中。其实用煤炭、石油、天然气等化石燃料来制氢的能量释放过程并非只有传统的、也是最原始的一把火烧这样一种方式,我们通过在超临界水中使煤炭等气化,从煤和水中提取纯净氢气,不产生SOx、NOx、粉尘颗粒等环境污染物排放,同时还能生成纯净的二氧化碳可以直接用作化工原料,一举多得。如果人类发展到一定阶段,我们能够仅仅使用清洁能源能够直接制取氢气,就可以满足我们的能源需求了,届时就可以慢慢减少甚至不开采化石燃料了。
微天下:普通车辆的平均寿命是15年,氢能源汽车的平均使用寿命是多久?超出正常使用年限的氢能源汽车安全性是否会显著降低,该如何保证每一辆氢能源车及时、适时淘汰呢?
郭烈锦:首先可以明确一点,氢能源汽车的寿命比现有的汽车要长。因为氢能源汽车没有移动部件,不像汽车发动机一直在高速转动、容易磨损。氢能源汽车可以说是静态的,就像家里的电池一样,电路里氢和氧的流动都很缓慢。虽然燃料电池里的催化剂是有寿命的,但是换个部件或是换个燃料电池就能解决这个问题。氢能源车的寿命跟汽车构架、结构材料有关,材料好,使用寿命就长。可以说,氢能源车跑个二、三十年,没有问题!
微天下:相比于传统能源和其他新能源,氢能在制取、应用等过程中安全性如何?
郭烈锦:凡事只要有安全意识,按照标准规范去做,並做好监控工作,就能保证安全性。我们1997年建立了氢能实验室,踏踏实实按规矩来,迄今为止没有出现过任何安全事故。