上海鮮花港。

今天的遊客不多，習薇和趙碩手牽手走在萬株鬱金香的花叢中。

他們邊賞花，邊談論科研上的問題。

習薇問趙碩：“要怎麽樣才能更好地發揮氫能的多重作用？”

趙碩：“業界應該更多地聚焦“硬”技術，推動核心技術的創新發展。目前氫能產業鏈從製取、儲存到應用有很多的技術環節都需要創新發展。”

在趙碩看來，燃料電池汽車示範城市群政策，特別強調了核心技術和關鍵部件的缺失是業內需要密切攻關的重要方向，這一政策將極大推進燃料電池產業化發展。

以氫能上遊製氫端為例，趙碩認為，在示範城市群政策的帶動下，我國氫能產業發展勢頭良好。

但客觀上，可再生能源製氫電價成本占比高，綠氫富裕區域與應用區域錯位嚴重，導致綠氫製取、儲運價格居高不下。

習薇最近看了很多文獻，她說：“太陽能水電解製氫技術可以實現高效、清潔的資源循環利用。”

趙碩點點頭：“5年之內，我國有可能走出一條產業化、規模化應用的道路，未來將形成以氫和電為主的能源體係。”

麵對氫能產業鏈的成本、儲運等挑戰，國內外開始將氨作為氫的介質進行研究。

澳大利亞工程院院士程一兵表示：氨既是便於安全運輸的儲氫介質，又是可再生零碳燃料，對矽酸鹽建材和火力發電行業實現碳達峰、碳中和具有重要意義。

據介紹，目前我國每年的氨產量高達1.8億噸，且合成技術成熟，運輸安全規範、基礎設施建設等比較健全，具備很好的發展條件。

但程一兵同時提醒：氨作為燃料應用也存在技術上的挑戰，比如氨在內燃機燃燒時難點火、發熱值不高，這都需要進一步研究克服。

習薇點開手機裏存的文檔，把她最近整理的製氫“硬核”技術資料給趙碩看。

全新製氫技術問世，采用3D打印螺旋反應器可在公路沿線現場製氫。

近日，美國能源部下屬的西北太平洋國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory）開發出一種新型氫氣發生器，其直徑約為 11英寸，當它與微通道熱交換器相結合，便可以輕鬆地在公路服務區沿線現場生產氫氣。

這是一種從傳統天然氣或由生物物質製成的可再生天然氣產生氫氣的新技術，它將有效地把現場製氫技術加速推向市場。

此款氫氣發生器利用的是甲烷重整製氫的過程，通過甲烷與水在高溫下反應形成氫氣和一氧化碳或二氧化碳。

在麵向現場製氫的應用場景，該反應器利用了螺旋反應器的形式加強了反應過程中傳質傳熱過程，使得反應物受熱均勻、混合充分，從而大大提高了總體能量利用效率。

螺旋狀物體是大自然經常出現的幾何形式之一，也是單位體積內表麵積利用率最高的形態之一，因此反應器采用螺旋狀反應器設計非常巧妙，也推動了新型反應器形式的設計。

PNNL開發的氫氣發生器已經授權給STARS Technology Corporation，這是一家技術初創公司。

在增材製造工藝方麵，它也獲得 STARS TC和 SoCalGas的許可，SoCalGas是一家天然氣配送公司，上述提到的螺旋反應器設計也獲得 SoCalGas獨家授權。

日本研發光觸媒製氫技術

報道稱，在日本茨城縣中部農村的大片山丘，正在進行的一項研究有可能解決問題。這就是光觸媒板。這些白色板子排在一起，浸在水中，達到100平方米，仔細觀察其內部，會看到像碳酸飲料那樣不斷冒出小小的氣泡。

報道還稱，板子的主體是光觸媒。這是一項不使用電、而通過太陽光照射把水分解為氧和氫的人工光合成技術，目的是把氫作為燃料使用，或者與二氧化碳發生反應而製造出塑料。

另外，報道指出，該實驗由東京大學特聘教授堂免一成、三菱化工、INPEX等的研究團隊實施，描繪出在沙漠中建設“氫工廠”的遠景。

據說，在麵積相當於本州和九州總和的沙漠裏，如果放置相當於3%麵積的光觸媒板，所得到的氫就可以滿足全世界消費能源的量。

堂免教授說：“到2050年前後，可以製造出價格和石油、天然氣差不多的大量氫燃料。”

這項技術的關鍵是提高能源轉換效率，即把太陽能轉換成氫能源的效率。

堂免教授認為：要投入商用，估計要達到10%的能源轉換效率”，但茨城縣的研究顯示，即使在夏天，平均的轉換效率也還不到1%。

有測算說，如果效率達到10%，日本國內就可以用240日元（約合2.2美元）的價格製造出1千克氫燃料。政府的長期目標是接近220日元。

有分析指出：歐洲、美國的氫燃料價格到2050年將為1美元以下，而在光照強烈的中東，如果使用人工光合成技術，製造出1千克氫燃料僅需要85日元。

報道表示：利用太陽能發電分解水進而製造氫，目前的效率是20%左右。不過需要兩次工程轉換，還需要太陽能板和水電解裝置。人工光合成則隻需要一次工程轉換，且隻需要光觸媒，因此設備投資比較便宜。

實驗室的研究能否被加大規模以便在室外進行也是一個課題。

在茨城縣的研究中，科研人員把粉末狀的光觸媒塗抹到玻璃板上，做成25厘米見方的板子。

豐田汽車集團豐田中央研究所今年4月宣布，研發出轉換效率為7.2%的人工光合成裝置。雖然是室內的試驗，但光觸媒板被擴大到了36厘米見方。

在歐洲，也有研究顯示轉換效率達到了10%，但增大規模後，因成本增加、裝置品質難以保證，所以相關研究未獲進一步的進展。

趙碩把手機還給習薇，告訴她說：“我們中國科學家研發海水製氫“新技術”，成果已被公開發表。”

確實有此事。近日，大連理工大學精細化工國家重點實驗室、化工學院研究報道了一種低能耗、陽極無氯腐蝕的混合海水電解製氫新技術。

文章第一作者為精細化工國家重點實驗室、化工學院博士研究生，通訊作者為精細化工國家重點實驗室、化工學院王教授和邱教授，以及北京化工大學孫教授。

大連理工大學精細化工國家重點實驗室王教授和邱教授發展了利用光-物質相互作用、電極表麵分子吸附優化、超親水-超疏氣界麵等策略提升海水電解催化劑活性的新方法，獲得質量比活性高於商業鉑碳10-20倍、壽命延長60餘倍的高活性海水電解催化劑。

在此基礎上，研究團隊將全電解水反應解耦，在陽極利用肼氧化反應取代高能耗的水氧化過程，在大幅度降低海水電解製氫能耗的同時，高效處理含肼工業廢水並拉低製氫成本。

這一技術在500 mA cm-2工業電流密度下，電解池效率為60–65%時，電解堿性海水僅需1.0 V電壓，能耗低達2.75 kWh m-3H2，產氫速率為9.2 mol h–1gcat–1，且無陽極腐蝕。

本技術適用於海水、工業廢水等，與商業化堿性電解水技術相比，能耗降低40–50%，碳排放量比天然氣重整製氫技術降低90%以上。

習薇想起韓國科學家近日宣布將液氨直接轉化為氫氣的新技術，她說:

“據物理學家組織網消息，韓國科學家近日宣布了將液氨直接高效轉化為氫氣的新技術。

據了解，科學家們在這項研究中利用液氨成功地生產出大量純度接近100%的綠色氫氣，而且這種方法消耗的能量僅為電解水製氫的三分之一。”

趙碩一臉寵溺地看著習薇，嘴角上揚：“我國工信部發布《“十四五”工業綠色發展規劃》，明確加快氫能技術創新和基礎設施建設。

在即將到來的2022北京冬奧會期間，張家口賽區共將投入625輛氫燃料汽車，上海和廣州，都已經出台了針對氫燃料汽車的補貼政策。

氫能社會看似遙不可及，但是各國都不敢放鬆，因為誰走在前麵，誰就有可能徹底擺脫對於石油資源的依賴，一個嶄新的氫能時代，正在向我們緩緩走來！”