氫能作為一種環保綠色新能源，越來越獲得市場的認可。然而，氫氣的制備和儲存都還有著較大的探索空間。日前，我國科研人員的一項研究公開發布，通過搭建新型光熱系統，讓氫能的制備效率提高了6倍。未來的我們，也許還能開著氫能源私家車駛上高速公路。

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北京冬奧會上就曾刮起“氫能源旋風”

很多人概念里的“氫”真的很輕，只要充進氣球里，氣球就會立刻漂起來。但需要的時候，“氫”也能很“重”，甚至可以讓載人客車跑起來。南京航空航天大學能源與動力學院副研究員張凱告訴記者，在前不久結束的北京冬奧會上，綠色環保的氫能源便“大顯身手”，不僅主火炬燃燒使用的是氫能，就連賽場上的客車使用的也是氫燃料電池。

據張家口氫能與可再生能源研究院公布的數據顯示，2022北京冬奧會張家口賽區投入氫燃料電池汽車710輛，其中核心的崇禮賽區為623輛。整個冬奧期間，共有1200多輛氫燃料電池車運行，在奧運史上是數量最多，同時也是服務于寒冷的冬季奧運會中數量最多的。

氫能研究院執行院長、清華大學副教授王賀武曾對氫能的大面積使用做過解讀：理想狀態下，1公斤氫氣能替代約5升柴油的消耗量，約減少15公斤的二氧化碳排放。與柴油、汽油等傳統燃料相比，氫氣杜絕了顆粒物、氮氧化物等污染物的排放。對于碳排放的減少，雖然短期內看不到效果，在長期看來，對于減輕溫室效應有不小影響。

“其實，在2008年北京奧運會和2010年上海世博會期間，氫燃料電池車就已經開始‘上崗’。”張凱告訴記者，2021年，日本科研人員將氫燃料電池車的世界紀錄提高到了1000公里，氫罐可以儲存5.6 kg氫氣，加氫時間僅需5分鐘。

綠色環保，奈何制備成本太高

綠色環保新能源氫能并不是奧運會的“專屬”。“氫能真的不‘輕’，在航天領域里使用，它甚至能‘推動’火箭的發射。”張凱告訴記者，我國的航天工作者在上世紀六十年代就已經開始探索，在火箭燃料中使用氫能。“航天燃料中，液氫和液氧是重要組成部分，燃燒時不僅環保，而且推力大，對于火箭發射來說是很好的推進劑。”

在我們的日常生活中，氫能也開始逐漸“落地”。“舉個例子，在工業生產中，氫就是一種必不可少的原料。在農業、美容養生等多個領域，氫能起到了重要作用。”張凱告訴記者，我國的氫能源目前更多的還是從化石原料中提取，存在高成本高能耗、技術瓶頸、缺乏可持續發展模式這三大“難關”。但氫能源的使用之“最”，還是吸引著科研人員前赴后繼進行探索。張凱向記者展示了一組數據：作為宇宙中分布最廣的物質，氫具有燃燒熱值高的特點，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氫燃燒的產物是水，是世界上最干凈的能源，資源豐富，可持續發展。

降低成本后，氫燃料電池車或將普及

此次河北大學科研人員的最新研究發現，便是在氫能的制備效率上有了突破。河北大學物理學院研究員李亞光團隊最新在《自然通訊》上發表的一項研究成果顯示，通過構建新型光熱系統，6㎡正常光照面積日均產氫量可以達到23.27m3，有望實現規模化室外陽光驅動甲醇重整制氫。

“科研人員搭建的新型光熱系統，提高制備氫能效率的關鍵便在于一種特殊的膜。”張凱拿讀者們最熟悉的太陽能熱水器做了一個類比，“普通的太陽能集熱管中，太陽光透過玻璃管被熱水管外壁所涂的黑色薄膜吸收，進而轉化為熱量，但黑色薄膜自身還會在近紅外波段發出長波輻射，導致所吸收的太陽能部分損失“。在這個新型的光熱系統里，這張特殊的膜可以高效吸收太陽能并將其轉化為熱量，同時其近紅外波段的輻射能力顯著降低，從而大大提升了太陽能的轉化利用，使系統在較低輻照下達到了很高的溫度，加速了甲醇和水的裂解，實現了氫能源的高效制備。根據已經公開的數據，這種新型光熱系統制備氫能的效率，是目前文獻報道的光催化產氫效率的 6 倍。”

這樣的畫面完全可以暢想，未來的“加油站”即將升級成“加氫站”，市民開著氫燃料電池車進入“加氫站”，為新能源汽車的氫能高壓氣罐加滿氫能源，一腳油門，再次上路。“目前，我國的科研工作者和部分汽車制造企業已經在氫燃料電池的研發上下了‘苦功’，未來，我們還要克服氫能制備的成本問題，成本一旦降低，氫燃料電池車真的有望走入尋常人家。”張凱說。

揚子晚報/紫牛新聞記者  楊甜子

校對 徐珩