在当下能源转型的讨论中,“氢经济时代”或“氢能时代”的概念被广泛提及,而从化学专业视角来看,我更倾向于“氢经济时代”的表述。氢对于人类发展的价值毋庸置疑,但将其定位为能源却值得商榷——氢作为一种难得的化学材料,用于燃烧发电实在过于可惜。

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当前,清洁制氢技术已逐步成熟,电解水制氢是最主流的清洁路径之一。数据显示,目前每生产1立方米氢气仅需消耗4度电能,随着光伏、风电等可再生能源规模化发展,电价持续走低,清洁氢气的生产成本也随之下降,为氢的大规模应用奠定了基础。

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这一背景下,氢的产量有望实现大幅提升,而与之相对的是,碳中和进程推进过程中,二氧化碳的排放量将逐步减少,其资源属性会愈发凸显。

长远来看,氢气增量与二氧化碳减量的趋势,将推动二者形成高效循环利用体系。氢气与二氧化碳可通过化学合成反应制备多种材料,实现碳元素的循环复用,让二氧化碳从工业废弃物转变为宝贵的生产原料。

这一循环模式不仅契合碳中和目标,更能构建全新的绿色化工产业链,氢在其中的核心价值在于作为合成原料,而非能源载体。

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回溯氢被误定位为能源的源头,主要与氢燃料电池的发展探索有关。早期行业寄望于通过氢燃料电池实现能源替代,但氢燃料电池本身存在诸多先天短板。

比如氢的储存与运输难度大,需要高压、低温等特殊条件,配套设施建设成本高昂;燃料电池的质子交换膜寿命有限、催化材料依赖贵金属,导致产业化应用难以突破瓶颈。这些问题使得氢燃料电池的商业化进程远未达到预期,也印证了氢作为能源使用的局限性。

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有观点提出通过氢气合成氨,再通过燃烧氨发电间接实现氢的能源化利用,但这一路径同样存在明显缺陷。从能量转化效率来看,氢气合成氨的过程中会产生大量能量损耗,氨燃烧发电时的能量转换效率也低于传统能源利用方式,整体能源利用效率偏低,不符合能源高效利用的发展方向。

此外,氨的燃烧特性决定其无法单独作为燃料使用,必须与其他燃料混合,进一步限制了其作为氢能源载体的可行性。

从化学工业的本质来看,氢的核心价值在于其化学活性。氢是合成化工领域的关键原料,在众多高附加值产品的生产中不可或缺。

例如,氢可用于合成甲醇、乙二醇等基础化工原料,这些原料进一步加工可生产塑料、纤维、涂料等多种工业品;在冶金行业,氢可替代焦炭用于钢铁冶炼,实现低碳冶金转型;在医药、电子等高端领域,高纯度氢更是精密制造的重要辅助材料。

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这些应用场景中,氢的价值通过化学转化得到最大化发挥,远非简单燃烧发电所能比拟。

值得强调的是,清洁氢气的制备本身需要消耗能源,将其作为能源使用相当于二次能源转换,中间存在多次能量损耗,不符合能源利用的经济性原则。

从资源稀缺性角度而言,尽管电解水制氢技术成熟,但氢的合成、提纯、储存等环节仍需投入大量成本,将这样一种经过复杂工艺制备的产品直接燃烧,是对资源的浪费。

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综上,“氢经济时代”的提法具有合理性,但其核心内涵应是氢作为核心材料支撑的绿色经济体系,而非氢作为能源主导的能源体系。未来,氢的发展重心应放在合成化工、低碳冶金、高端制造等材料应用领域,通过与二氧化碳等资源的循环利用,构建可持续的产业生态。

将氢从能源的误读中剥离,回归其材料的核心定位,才能真正发挥其最大价值,推动氢经济朝着高效、合理、可持续的方向发展。