水氫科技將給我們帶來什麼?

原標題：水氫科技將給我們帶來什麼？

　　俄羅斯專家參觀合即得公司

　　向華博士向領導介紹水氫機

　　專家試駕水氫車

　　加拿大專家參觀水氫機

　　水氫機給電動車充電

　　水基能源向華理論圖

　　核心觀點

　　1多種能源變成甲醇，甲醇變成人們需要的能源。

　　2co2是能源的重要組成部分，甲醇製備過程為「吸碳排氧」，而甲醇制氫的過程為「吸氧排碳」。

　　3能源可自給自足，並可就地消納和轉換。

　　全國兩會期間，祈願北京無霾！地球面臨環境危機，環境危機的背後，就是能源危機！

　　多年以來，人們的注意力開始關注氫能。氫能具有熱值高，清潔無汙染，燃燒不產生溫室效應，且來源廣泛豐富，固被人們認為是人類的終極清潔能源。可是，人類在氫能的推廣和使用道路上，一直都在艱難地跋涉著。氫能的設施安全、製備成本、集中供氫成為困擾著人們最大的障礙。

　　一位名叫向華的博士，帶著他多年研究的水基能源向華理論，率領他的研發團隊，在廣東東莞樟木頭鎮上，成立了一家廣東合即得能源科技有限公司（以下簡稱「廣東合即得」），在2009年，成功開發出利用甲醇和水摩爾比1∶1作為原料的制氫機。該裝置體積小，重量輕，而且低成本，制出純度高達「99.9999%」的氫氣,是燃料電池最好的氫源。

　　本來需要一個甲醇制氫廠、一個氫能發電廠的龐大系統，如今變成了一臺只有電腦機箱大小的水氫機模塊，每臺水氫機發電功率3000瓦，形成分布式甚至分點式能源，也可以根據需要組合成兆瓦級的電站。

　　一臺小小的水氫機，集成了全世界80多項頂尖的高科技成果，產生了近千項發明專利！

　　同時，他們又和國家一流的生物質能源科學家組建了新的團隊，共同研發「生物質甲醇」項目。讓人類的氫能真正做到來源於大自然，回歸於大自然。

　　這樣一項重大創新的水氫科技，將給我們帶來什麼？

　　崛起了一個水氫科技的人才高地

　　一項高新技術必定會集成一批高端人才，而高端人才的集成，又會創造出更加高端的創新創業平臺。

　　水氫科技是一項集多門類學科的高端集成技術，涵括高分子化學，材料學，電力學，電子控制，電機控制，熱力學，機械製造，精密加工。在水氫科技的開發及商業應用上，提供了國內外各類高端人才創新的平臺。

　　首先，在整個水氫科技的發展中，由於水氫科技的前瞻性和挑戰性，需要整合國內各行業各相關專業的頂尖人才。這是一項集成人類智慧的應用科技。

　　其次，水氫科技的應用和發展又為各行業各專業的頂尖技術人才提供了創新的平臺。由於水氫科技的應用和普及，其涉及的工業應用領域及體量提供了足夠的資金和市場，為高端人才在所在領域涉及的研發應用，及在關聯或獨立的領域提供了創業平臺。

　　在水氫科技開發的應用實踐中，廣東合即得整合了各類專業學科行業的高級人才千餘人，包括引進北美著名燃料電池公司核心團隊成員；與清華大學車輛動力系統的開發應用有著豐富經驗和技術的研究院教授，組成了水氫車輛集成應用團隊；與華南著名大學化學研究院教授合作研發的燃料電池電堆集成技術，在核心電堆集成及應用方面開展大量的工作；與南京工業大學教授的合作開發膜管制造技術，為水氫產品提供高性能低成本的核心產品；與北美著名大學教授合作開發的高性能膜電極研發技術，提供了高性能的膜電極核心技術及電堆集成技術；與華南農業大學生物質能源研究所合作開發生物質醇化製造技術，為生物質甲醇的製備和研發提供了基礎和產業化的前景。上述合作及人才引進項目，為水氫科技的應用和大規模推廣提供了廣泛和深入的技術基礎和支持。

　　拓展教育新學科。水氫應用技術是一項集多門學科的全新高端集成技術，但其應用又涉及廣泛的日常領域，只要有動力能源需求的工業產業，日常應用都有水氫科技的需求。如何普及科學常識，解答日常關心和疑慮的問題，同時建立相應學科，培養後續研發科研營銷及管理人才，也是水氫科技帶來的新的工作和要求。

　　在這方面，合即得與南京工業大學浦江學院合作開展了首批工商管理及教育資質培訓，普及有關水氫理念和基礎知識。同時培訓為水氫知識的傳播和教育提供了有效的培訓。

　　在科普教育方面與觀音山旅遊景點合作建立水氫知識及普及展覽，向觀眾和大眾解釋水氫發電原理及普及有關知識。參加華南植物園舉辦的廣州科普日展覽，向廣大市民及青少年普及水氫原理及科普知識。介紹水氫科技對環保，能源及人類健康的科技常識。

　　建立新型研發機構集群。由於水氫科技的應用及發展是一個全新的高端集成技術，需要在已有的技術及結構中不斷開發和研發新的技術應用。為此，有必要建立新型的大規模研發機構集群，開展各個相關領域的技術攻關和技術研發應用。在相關領域及技術要求下，合即得成立籌建了以下重點實驗室，包括以下重點項目研究機構。

　　在車載及應用方面包括：水氫移電研究所；電源車用模塊研究所，水氫車研究所，車載動氫研究所，電源低壓模塊研究所，動力電池自供電系統研究所。重點研究車載動力及應用問題。

　　在核心材料及電極方面包括：輕質型材研究所，水冷堆制氫模塊研究所，催化劑研究所，電極板研究所，熱分析研究所，金屬研究所，水冷堆集成模塊研究所，水冷堆控制系統研究所，制氫膜管研究所，燃料電池電堆研究所，MEA膜電極研究所，燃料電池散熱研究所。

　　在控制及部件應用方面成立以下各個相關部件控制單元和模塊研究應用應用：氣泵研究所， WiFi模塊研究所，藍牙模塊研究所，加溼器研究所，汽車APP研究所，電磁閥研究所，模具設計研究所，線束應用研究所，密封圈研究所，散熱水排研究所，三濾系統研究所，保溫材料研究所，減震設備研究所，控制封裝研究所，熱能回收研究所，制氫換熱研究所，流體動力研究所，壓力傳感器研究所，液位傳感器研究所，電流傳感器研究所，溼度智能控制研究所，金屬管道應用研究所，信號採集控制器研究所，系統隔音材料研究所，微型流量傳感器研究所，高溫過濾接頭研究所，動力系統控制研究所，數據建膜及仿真系統研究所，智能報警系統研究所，信號處理反饋終端研究所，內循環水泵動力系統研究所。

　　在標準及智慧財產權方面，成立相關應用及檢測研究所，開展有關標準及計量檢測方面的研究。包括下列研究所：標準研究所，智慧財產權研究所，計量檢測研究所。

　　一面水氫科技創新的大旗，聚集了上千位國內外的科技精英，崛起了一個令人矚目的人才高地。在水氫能源的戰場上，排兵布陣，攻城略地，勇往直前。

　　創建了一個水氫新興產業集群

　　由於目前規模化制氫主要是從化石燃料中獲得或電解水中獲得，制氫過程需要耗費大量能源，且冷卻、壓縮及運輸也需要能源，成本高，因此制約了氫能的發展。現在水氫機已用作通訊基站的主供電源或備用電源，也試用於旅遊觀光車和警用巡邏車的動力電源。水氫科技已通過第三方組織專家論證，認為該技術成熟可行，是國內首創，國際領先，它將引領人類的第三次能源革命。

　　水氫科技的開發成功，有賴於現代科學技術的發展，它涉及到新材料、新工藝、微電子、納米技術等多個技術領域。水氫燃料電池一體機擁有近千項發明專利,幾十個自主研發的核心元器件,6套自主研發的膜技術。

　　水氫機利用催化重整技術，將甲醇水作為原料制氫直接發電，不再需要將氫氣壓縮裝罐或者管道運輸，通過加氫站使用。做到了「用氫不見氫」，從根本上解決了儲氫和運輸的安全難題。同時，降低了氫能製備和使用成本。

　　水氫科技的大規模推廣應用，它必將會對我國的新興產業和傳統產業產生深刻的變化。

　　一、加快氫能的開發利用。目前氫能的發展主要是受其成本和使用安全性的制約，而水氫科技正好避開了這兩點制約，它採用了甲醇水重整氣小型化制氫，並與燃料電池相結合，即產即用，不存在氫氣的壓儲運問題，大大減少其成本和安全問題。水氫科技將實現氫能製取利用的新突破。實現分布式制氫，形成標準化的現場制氫模式；實現燃料電池分布式發電，可實現千瓦至百千瓦級在通訊基站、邊遠地區、工礦企業、應急救災等分布式電站規模應用；實現小型化制氫與燃料電池一體化，實現氫能及燃料電池技術在動力電源、增程電源、移動電源等的規模化推廣應用。

　　二、促進化石能源革命，尤其是促進煤炭的清潔高效利用。由於水氫科技實現了甲醇水重整制氫，有效地推動甲醇後加工產業發展，大大地拓寬了產品市場，拓寬了甲醇的使用通道，這勢必會提升煤炭的清潔高效利用。我國煤炭資源雖然相對豐富，但高硫、高灰的劣質煤比重在40％以上。在這種資源現狀下，如何利用好劣質煤，是我國現代煤化工行業和傳統煤化工行業共同面臨的重要課題。經過專家學者的努力，我國在利用高硫、劣質煤生產甲醇方面取得不錯的進展。按照煤炭開採與甲醇生產相結合的方式，在條件較好的煤炭資源產地，建設大型甲醇生產基地，加快產業布局向煤炭資源地集中。除此之外，也會促進煤炭資源的運輸方式的改變，改運煤為管道運送甲醇。今後國家的中長期儲能可以通過儲存甲醇實現，因為多種能源可變甲醇，甲醇又可轉換成人類需要的清潔能源。

　　三、促進新能源汽車發展。氫燃料電池是新能源汽車的終極目標。在歐洲層面上，荷蘭、丹麥、瑞典、法國、英國與德國六國已經達成共同開發推廣氫能源汽車的協議，各國將一同建設一個歐洲氫氣設施網絡，並協調能源傳輸。英國政府提出，將大力發展氫燃料電池汽車，其計劃2030年之前英國氫燃料電池車保有量達到160萬輛，並在2050年之前使其市場佔有率達到30%—50%。水氫燃料電池一體機，由於其體積小，重量輕，可移動制氫發電，而發電成本低，很適合作為新能源汽車的動力電源。

　　2015年,該項技術已獲得廣東省科技廳應用型科技研發專項資金重大科技專項立項支持。目前已陸續生產出水氫燃料電池警務巡邏車、水氫燃料電池旅遊觀光車等，也改裝了一些電動轎車、電動大巴等。此外水氫燃料電池也可作為遊艇等船隻的動力電源和照明電源，促進遊艇產業的跳躍式發展。

　　四、加速燃料電池產業化應用。目前氫燃料電池由於氫源尚未完全解決好，在很大程度上制約了氫燃料電池產業化發展。而水氫科技的實現，將會大大地加快氫燃料電池產業化應用。

　　五、提升生物質能的高效利用。目前生物質能大多以制油制氣來實現，其效率低，使用不方便。隨著水氫科技的實現，可用生物質甲醇實現能源的高效轉換，使生物質能利用更清潔、更方便。

　　六、促進新材料、新工藝的發展。水氫燃料電池一體機，涉及多項新材料、新工藝。隨著水氫燃料電池的大規模推廣應用，其工業化生產，必將引領一些納米新材料、製造新工藝的發展。

　　七、促進精密製造裝備業的發展。由於水氫燃料電池一體機體積小、重量輕，其很多零部件都須精密製造，包括微電子器件、燃料泵、催化膜管、純化膜管等。工業化生產必須要有其精密製造裝備。

　　八、促進智能控制器研發與產業化發展。水氫燃料電池一體機是一邊制氫一邊發電，並實現無線開停機，隨著大規模的推廣應用，尤其作為汽車的動力電源，其智能控制要求要非常之精準，響應要快。所以水氫科技的規模化應用，必將促進智能控制的研發與產業化。

　　水氫科技的新興產業集群，將會影響著未來的五個重構，重構能源格局、重構能源業態、重構能源市場、重構能源安全、重構新興產業成果。

　　提升了社會生活的幸福指數

　　隨著水氫科技的飛速發展，使人們的幸福指數大大提升。

　　人們的生活也將因此而發生翻天覆地的變化：

　　首先，帶來了能源供給側的變革創新。由傳統的集中式變為分布式點布式，實現能源的自給自足。從傳統的大規模城市工廠集中發電供電，發展成小規模的社區家庭分布式點布式制氫發電。城市的建設不再受制於電力集中供給的限制，人們的居住生活，也可以因地制宜，單家獨戶地隨時隨地採集使用能源。隨著生物質甲醇技術成果的創新與普及，城市和鄉村的生活垃圾、動物糞便、植物秸稈等都可以轉換成甲醇，進而逐步實現能源的自給自足。

　　讓能源「動」起來，傳統的氫能是運用化石能源集中產氫然後進行高壓、儲運罐裝或者管道等再通過建設大型的加氫站才能夠進入用戶中。還有傳統的電力，也是化石能源集中發電廠發電，然後經過變壓器、電網，再到售電公司最後經過一系列繁雜的設備才能到千家萬戶中。這中間的耗能、設備、人工成本等且不多說，還受到極大的地域性限制。

　　水氫科技利用甲醇和水1∶1摩爾比混合，經過1臺水氫機便隨時隨地得到想用的氫氣和電力。除了大大地節省各種成本，還可以隨地移動，讓能源想到哪兒就到哪兒，任性移動，使用便捷。水氫，能源移動的力量，使人們的幸福感油然而生。

　　水氫機有著安全性、體積小、效率高、可移動的優勢，給人們的日常生活帶來便利。同時，水氫機的熱效率優於傳統汽油、柴油內燃機，其燃料價格優勢更加明顯，甲醇重整制氫燃料電池中，合即得已經實現了制氫發電的「357」技術，即3公斤甲醇可以產5標立的氫氣發出7度電。

　　其次，水氫機普及以後，人們的觀念將會比現在前進一大步。新能源改革一直主張節能環保，不論在設計還是宣傳中這一點都會不斷地向人們的思想滲透，所以當這種水氫機普及以後，將能潛移默化地影響人們的觀念，讓人們更加關心自己的生活環境，更加關注生活質量，這就是將來的一種社會狀態。

　　未來，水氫科技會是一種文化，是一種生活的方式。她是中華文明與中國傳統哲學思想的結晶，大自然是給人類提供的能源原本是充足的、用之不竭的。可是人類卻違背了自然規律，肆意破壞，面臨了環境危機、能源危機。水氫科技是從根本原理上遵循了自然規律，實現了生態系統的良性循環，解決了能源的可持續發展，是環境友好型、社會友好型的自然科技。

　　第三，水氫交通，讓綠色動力無處不在。與傳統燃油汽車、電動汽車比較，成本低廉、環保，無PM2.5排放。國內甲醇原料一部分是使用煤炭制甲醇，鋰電池的原料電力主要來自於煤炭發電，本質上能量來源相同。火力發電的能源轉換效率很低，從煤轉化成電的過程中損耗能量較大，電的輸送、配送還有損失，最終到汽車用電仍會有部分能量損耗，從煤到純電動汽車動力電池放電，能量轉換率不足25%。從甲醇到燃料電池供能，能源轉換效率則達到40%—75%。

　　第四，水氫科技帶來精準扶貧。習近平說「人民對美好生活的嚮往，就是我們的奮鬥目標。」為了人們的美好生活，水氫機應運而生。水氫科技，也是解決老、少、邊、窮，實現精準扶貧的切實方案。水氫機，是一種新的能源轉換技術。可將能源就地消納，對交通不便電力匱乏的老、少、邊、窮地區，把當地的生物質、風光等能源互補、利用，解決當地的能源供給問題，不用給國家電網增加負擔，不用考慮交通的崎嶇險惡，人們一樣幸福用電、取熱供暖、消暑避寒、互聯共享等等。

　　向華博士說：「世界上本不缺能源，缺的是對大自然的敬畏及遵循大自然規律的能源轉換技術」。

　　營造了綠色環境保障了健康生活

　　當前，我國的主要發電方式包括火力、水力、風電、核電等，由於我國煤炭資源豐富，北方缺少水利資源等特殊地理因素，火力發電佔我國發電總量的70%以上，其他核電、風電、太陽能等清潔能源發電佔比很小。燃煤發電是火力發電的主力，不僅消耗了大量煤炭資源，還嚴重汙染環境，煤在燃燒中會產生大量粉塵，排放大量有害物質和二氧化碳，因此在歐洲用煤發的電被指為「骯髒」的電。那何為「清潔」的電，在歐洲十分明確，即利用風力、水利、潮汐、太陽能及可再生生物質發出的電能。因此，水氫電力也屬於「清潔」電力。水氫機利用甲醇與水的混合溶液制氫再發電，整個發電過程均為電化學反應，僅排放水和少量的二氧化碳，無硫氧化合物（SOX）、氮氧化合物（NOX）、顆粒物（PM2.5）等汙染物排放。

　　作為水氫機的主要原料，甲醇來源非常廣，除了可以利用煤、煤層氣、天然氣等傳統能源獲取，還可以通過太陽能、風能等間歇式可再生能源電制氫，並利用空氣中的二氧化碳催化合成製取甲醇，這一循環利用資源的綠色技術已實現產業化。此外，甲醇還可以利用農作物秸稈、動物糞便和有機廢水發酵獲得，更重要的是它可以再生和重複利用，是轉換氫能的最佳媒介。隨著人們的環保意識的增強，目前生物質甲醇的製備技術已經越來越成熟，並在實際運營中取得了很大的突破。據國外生物質能源專家推測，如果人類可以把生物質利用7%，就可以解決全人類的能源問題。因此，水氫機的產業化發展還有利於我國生物質能源的推廣，關係到人們是否可以早日使用到「清潔」的電力。

　　甲醇的特性是排氧固碳，利用甲醇制氫是「吸氧排碳」的過程，這樣就形成了物質循環使用以及碳的平衡。雖然水氫機在運行的過程中需要排放二氧化碳，但是同時它還需要消耗甲醇，而甲醇在製備的過程中又需要吸收二氧化碳，如此一來，水氫機完全置身於碳循環中，符合人類的可持續發展理念。

　　在人類生活中發揮著巨大作用的內燃機，卻在給人們提供便捷的之時也讓人們飽受它帶來的嚴重汙染。試想一下，北京市民都開著水氫汽車上下班，那麼霧霾將一去不復返，因為水氫汽車不排放任何汙染物，它可以還給北京市民一片蔚藍的天空。

　　除了實現環境效益外，甲醇的儲存還是實現保障國家中長期能源安全的重要途徑。作為一種普遍存在、轉變簡易的中間物質，多種能源可轉變為甲醇，甲醇又可轉換成人類需要的清潔能源。從長遠看，甲醇是可再生能源時代最佳的能源中間環節，也是能源中長期存儲的首選能源。全國政協委員李書福在今年的兩會提案「推廣甲醇汽車」，並建議將甲醇作為戰略性替代能源，納入交通燃料體系，並從政策層面提供相應的稅費優惠，從而促進甲醇燃料充分發揮出替代優勢，幫助我國實現交通能源的可持續發展。

　　向華博士和他的科學家戰友們，在水氫科技的創新研發中，走在了世界前列。當世界進入氫能時代時，歷史將會記住中國科學家的姓名！

　　本版圖文由黃平 桂才 高尚 永芳 曉莉

　　本報記者左朝勝提供

(責編：賀迎春、熊旭)