说起来,地球上最丰富的元素其实是氢,占了宇宙质量的75%,但它极少以纯形态存在。想要拿来用,就得先从水、天然气、甚至煤里把它“拆”出来。市面上有三种主要的制氢办法,第一种是电解水,把水电解成氧气和氢气。虽然这种方法最环保,但成本太高了,每制1公斤氢就得耗电4到6度。第二种是用天然气做原料,让它跟水蒸气反应生成氢气。这种方式每1立方米天然气大约能产出3.5立方米氢气,而且热值损失最小。第三种是把煤气化,让高温下的煤和水蒸气或氧气反应,再经过转换变成一氧化碳和二氧化碳。这个过程产纯氢的效率能达到60%以上,关键是要把生成的二氧化碳提前捕集封存起来。 氢怎么储存呢?目前比较成熟的是高压气态法,标准状态下氢的密度很低,只有0.0899克每升,要把1.9公斤氢塞进去,钢瓶得承受100MPa的压力才行。这种方法加氢只要30秒就能搞定,技术也很成熟,但钢瓶太笨重了,会让车负重飙升。还有一种是低温液氢法,把温度降到252.7℃时密度就能飙到70克每升。航天时代留下的技术遗产现在被用到了工业上,但大罐里有个隐患叫“热分层”,上下层温差太大容易爆沸,所以必须加装搅拌器不停地搅拌。 固体储氢是靠稀土、钛、锆、镁这些合金去吸收氢分子,这种方法体积密度很高,能达到40到50千克每立方米。不过质量储氢率比较低,只有1.5%到3%,适合固定的电站用。车载方面丰田Mirai用了碳纤维瓶技术,瓶子总厚度只有25毫米却能承受70MPa的压力。两个这种瓶子就能存够跑650公里的氢气量,整车减重30公斤就能省下一瓶气的钱。 运输方面短途可以用钢瓶送货上门;如果是区域配送就用不锈钢管拖车;长途运输效率最高的还是液氢槽车;最安静的当属长输管道。全球现在已经运行了一千多公里的氢气管道了。像德国有208公里、法国空气液化公司有880公里、美国有720公里。天然气管道改造一下就能直接混输5%到30%的氢气了。管道寿命通常有50年之久,运输成本只有卡车的一半。 从制造到储存再到运输的过程中,技术发展让氢气越来越有竞争力了。无论是减排、续航还是成本,“绿氢”都在快速靠近化石燃料的底线。正如专家所说的那样:地球最终极的能量资源最终还是得靠“氢”字来写。谁先掌握了绿色制氢权,谁就能握住通往零碳未来的钥匙。