如今一提到新能源，很多人想到的都是风电、水电以及太阳能。但其实在新能源的发展路径上，还有一个氢能源的科技树。作为元素周期表中排第一位的元素，氢构成了宇宙质量的75%，一旦能够获得开发，人类将获得取之不尽的能源。那么，氢能源目前的发展情况如何呢？未来氢能源又如何能占有自己的一席之地呢？今天我们就一起来探讨一下，关于氢能在新能源产业链中的定位与价值。
氢能源，顾名思义，就是把贮存在氢气中的化学能加以利用的一种能源形式。
氢元素是元素周期表第一位的元素。氢原子仅仅由一个质子加一个电子构成，两个氢原子就构成了一个氢分子。所以，氢气很轻，很容易飘散到大气层最外圈，还极容易被太阳风吹走。
当然大家不必担心氢元素会因为太阳风的吹袭而越来越少，因为氢也是宇宙中含量最多的元素，同样也是地球上含量最多的元素。而且，太阳的主要成分也是氢，所以，太阳风吹袭的时候，也会把太阳上的氢吹到地球的引力圈来。
正是由于氢气够轻，所以氢能也就不同于煤、石油、天然气，不是直接开采得来的，而主要是电解水制氢，把电能转化成氢气之中的化学能，再把氢气通过液压罐等形式储存起来，需要使用的时候，再通过燃烧或者氢电池的方式将能量释放出来。也就是说，氢能是一种二次能源，是一种重要的储能方式。
那么，氢能有什么重要的特点呢？
首先，氢能是一种清洁能源。
氢气不同于一般的石化能源，无论燃烧氢气或者采用氢能源电池的方式来释放能量，过程中都几乎完全没有污染，且几乎完全不会产生二氧化碳，是实现碳中和的重要能源形式之一。
其次，氢储量丰富。
据科学家估计，氢元素大概占到宇宙质量的75%，是全宇宙含量最多的元素，没有之一。虽然自然界中的氢气更多的存在于大气层的表层，但氢还有另一种极其常见的形式——水。地球上有多少水呢？这个有点不好说，但地球表面的70.8%被水所覆盖，即便是相对缺水的地区，也可以通过高山融水、地下水等形式找到水的存在。这就不同于石油天然气这些，不必担心因为国内储量不足而导致某天突然被卡脖子。
再次，可回收利用。
无论是燃烧氢气还是使用氢能源电池，生成物都是水，而制氢的原料也就是水。所以，使用氢能所产生的水当然也可以再用于制氢。而且，把使用氢能所产生的水直接排放掉，也不会对自然界产生任何破坏性影响。
第四，储运方便。
在常温常压下，氢分子主要以气态也就是氢气而存在。-252.77 ℃时，氢气会变为液态，-259.2 ℃时，会变为固态。在超高压的情况下，也可以直接把氢气制造为液态氢或固态氢。国内目前主要以20兆帕以内的压缩氢气为主要的储氢方式，可以通过氢气罐或管道氢气等方式来运输。根据目前的产业发展趋势，未来将通过45mpa超高压气态氢气和-253℃液氢运输相结合，以提高氢能的储运效率，降低储运成本。
当然，氢能的特点还有很多，从经济的角度，上述几点很重要，其他的特点这里就不一一列举了。
1781年，出生于撒丁王国的英国化学家卡文迪许先生采用铁与稀硫酸反应而首先制得即氢气。那个时代的化学还不够成熟，卡文迪许认为水是一种元素，而使用燃素说来解释氢气，他把氢气当作一种燃素，认为在酸和铁的反应中，酸中的燃素被释放出来，形成了纯的燃素——“可燃空气”。
1782年，法国化学家拉瓦锡明确提出水并非元素而是化合物。1787年，他把过去称作“易燃空气”的这种气体命名为“hydrogen”（氢），意思是“产生水的”，并确认它是一种元素。
1807 年，瑞士人伊萨克•代•李瓦茨制成了单缸氢气内燃机，这是人类历史上第一台氢气内燃机，这比第一台烧油的内燃机早了半个多世纪。李瓦茨把氢气充进气缸，氢气在气缸内燃烧最终推动活塞往复运动。但受限于当时的技术水平，制造和使用氢气远比使用蒸汽和汽油等资源复杂，氢气内燃机于是被蒸汽机、柴油机以及汽油机“淹没”。
在第二次世界大战期间，纳粹德国的科学家冯布劳恩就曾使用氢气做a-2火箭发动机的液体推进剂。
1960年，液氢首次用作航天动力燃料。
1970年，美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料，氢已是火箭领域的常用燃料了。
对现代航天飞机而言，减轻燃料自重，增加有效载荷变得更为重要。氢的能量密度很高，是普通汽油的3倍，这意味着航天飞机以氢作为燃料，其自重可减轻2/3，这对航天飞机无疑是极为有利的。
80年代后期多种燃料电池汽车被公开示范。
90年代后期小型燃料电池取代蓄电池的可行性得到证实。
进入21世纪，在面对环境污染等危机下，氢燃料电池快速发展，并且更多成型的氢燃料电池汽车正开始走向市场。
听起来氢能源各方面都挺不错的，但为什么氢能源汽车没有成为主流，反而是锂电池汽车大卖特卖呢？
因为氢气罐体积比较大，家用轿车上不适用。日本丰田推出的氢能源汽车mirai，氢气罐体积达122.4升，本田的氢燃料汽车是141升，这还是经过700个大气压压缩后的体积。以中国当前的技术，只有350个大气压，那就需要245升的储存罐了。
240l是什么概念？大家在办公室搬过桶装水吧？那一桶就是20l，240l就是12个桶。一般的小汽车油箱容积只有50-70升。小汽车搞那么大的“油箱”明显不适合，只能在大巴、大卡上使用。
所谓的氢气的能量是汽油的三倍，是同质量的情况下，如果是同体积，氢气的能量密度只有汽油的三分之一。同质量的前提下，你得假想有个“无限大”的氢气罐，这就显得有些不那么靠谱了。
前面我们提到在航天航空的领域里，现在氢能源用得比较多，那是因为航天用的是液态氢，但是现在市面上的家用氢能源轿车的氢储藏罐造价没法做到很昂贵，大概只有几百个大气压，不足以把氢气压成液态，它依然是一种气态，只不是压缩之后的气态。
另外一个问题，是氢气的安全隐患。
氢气爆炸极限是4.0%～75.6%（体积浓度），如果氢气在空气中的体积浓度在4.0%～75.6%之间时，遇火源就会爆炸。在不发生泄漏的情况下，氢能的使用和运输都是很安全的。一旦泄露，这个风险就比较大了。
一台小汽车，油箱50-70升，如果汽油泄漏，现在一般都使用的防爆汽油，基本上也就是把车给烧了，大部分情况下都不至于爆炸。
如果是锂电池的新能源车，我们偶尔也会听到自燃或爆炸的新闻，但这个爆炸威力有限，一般最多也就是把自己这台车给炸报废了。而且现在还有了刀片电池，把一大块电池改成很多个小块的电池串联起来，出现一个单元的破损不至于就全部出问题，这样一来，爆炸的风险也就大幅下降了。
但氢能源车不一样，上面我们讲到丰田的氢能源汽车mirai，车载的氢气罐体大约在120l左右，这可是经过压缩的，700倍大气压。
我们来想一想，如果发生泄漏事故，可能会出现什么后果？
120l*700=84000l，假设在一个车库内发生了氢能源车泄漏，按照氢气爆炸极限4.0%～75.6%，我们简单算一下，84000l/4.0%=2100000l=2100立方米，假设车库3米高，那就是700平米。也就是说，一台氢能源车发生泄漏，可以引发大约最大为700平米的车库爆炸。一个大型地下停车场，如果多几台氢能源车，依然可以引发巨大的爆炸风险，从而造成大规模的人员伤亡、财务损失甚至建筑物倒塌的风险。
因此，目前国内对于氢能源的应用尝试，主要还是在大巴、大卡上使用，特别是大卡车。
但是，去年夏天的全国拉闸限电，让氢能源的应用带来了另外一种迫在眉睫的可能。
去年9月，因煤价大幅上涨，工厂因海外疫情而订单大幅增加导致用电激增，新能源车大卖后用电需求也大幅增加，再加上高温天气居民生活用电也大幅增加，电力明显供不应求，“拉闸限电”现象波及广东、江苏、湖南、黑龙江、辽宁等10余个省份。
这个事情给我国突飞猛进的新能源转型带来了一次考验，如何更好的解决发电和用电的不匹配问题？
我国目前电力来源的60%以上还是靠燃煤发电，但是燃煤发电会造成严重的污染。燃煤发电的污染有多严重？居住在长沙的朋友们特别有体会。
长沙的春夏秋季，天是蓝蓝的，空气质量良好，几乎没有雾霾天。但是一到冬天，雾霾就必然要起来，各种呼吸道疾病就会增加，很多人都会开始咳嗽、多痰，甚至鼻炎、咽炎反复发作。
有些长沙的朋友以为是冬天刮北风，把北方的雾霾吹过来了。其实是因为冬天大家都会用取暖设备，耗电量会大幅增加，所以要加大燃煤发电量，加之上湖南本地产煤量不足，而且本地煤还质地差，冬天从外省调煤不仅成本高，冬天大家都要烧煤发电，所以能调给湖南的量也有限，最好的煤一般都用来炼特种钢自然也不会特别优待给你用来发电，所以没办法，民生要紧，本地煤质量再差也得凑合着用，自然雾霾就严重。
那按照我国的新能源发展规划，多上光伏、风电、水电不就行了吗？咱们这些方面不是世界第一嘛？！而且中国幅员辽阔，西部这些方面都不缺啊，而且西电东输，咱们特高压也是世界第一呀。
实际上并不是多搞几个光伏电站、风电站就可以简单解决用电量激增的问题。
这里有要普及一个科学知识。电能虽然是一种很好的能源形式，但电能必须要有一个储存的载体，你就看雷雨天闪电，啪的一下就打下来了，虽然云层的碰撞发了电，但电必须立马用掉或者以某种方式储存，否则电能就会以电火花的方式释放出来，从而对周边的物体造成破坏。因为云层本身无法储电，所以电火花就直接击打到大地，这就是我们看到的闪电。
发电站发出来的电，也同样的道理，需要找到地方用掉或者储存。夏天的时候，喜欢去户外野游的朋友，很多都知道我国有一些蓄能电站，采用上下水库的方式来解决用电量不足时期的储能问题。
特别是有核电站的地方，一定都会对应有至少一个蓄能电站。它的运作机制是这样的，发电量多过用电量的时候，多余的电就用来从下面的水库把水抽到上去的水库去，发电量低于用电量的时候，就把上面水库的水库放下来发电。
蓄能水库就是关于电力使用中很重要的一环。
以前我们发电主要靠煤电，用电量也不像今天这么大。那时候整体上比较好调节，根据每个月份的用电差异，提前安排好发电任务，细节的调节有蓄能水库这些就差不多了。
但是，现在就不一样了，我们以后发电将会更多的是光伏、风电、水电，占比可能会达到90%以上，因为这些都是清洁能源。水电还好，主要是旱季雨季有一定的影响，光伏和风电就不同了，基本上24小时的发电量都不同，而我们现在的用电量比以前要多了很多。
我们之前专门聊过关于新能源产业的发展问题，我们判断新能源产业将是未来十年中最重要也最具有确定性的产业机会、投资机会。因为中国目前的石油基本上都是进口，我们现在是全球第一大石油进口国，所以我们很担心石油安全问题。比如说这些年，为什么我们要把东南亚当做我们的后花园，其中有很重要的一个原因，就是我们要想办法通过绕过东南亚去中东的石油运过来，而这个环节最关键的拐点就是马六甲海峡，这个地方是有美军驻军的，一旦我们跟美国的关系不好了，那很可能我们相当一部分石油的进口就会出问题，从而引发到国内的能源安全。
所以呢，我们未来的发展方向，一定是把居民、生活和工业使用的能源，都尽可能的转化转为新能源，其中最主要就是光伏、风电、水电甚至核电。但是这些年，大家没有敢大规模上核电，因为之前日本福岛地震发生了重要的核泄漏事故。
大规模的上了光伏后，用电的总量和发电的总量最终是可以均衡了，但这里还有个问题，这问题在于光伏发电的时间和大家用电时间不匹配，光伏发出来电每个小时也都不一样，我们用电每个小时也不一样，这就产生了矛盾。
电能一旦产生了，要么把它用掉，要么把它储存起来，所以当单位时间的发电量大于用电量时，我们就必须有一种形式来解决储能的问题。蓄能电站是一种储能的方式，除此之外比较常见的还有电池储电，比如说锂电池。但这几年新能源发展速度很快，而锂电池要用到锂也是个稀缺资源，所以锂的价格大幅飙升，导致我们的储电成本就越来越高，那这个问题怎么解决呢？
我们把目光再放回到氢能源上面来，就发现氢能源还是很有价值的。因为制造氢能源只需要电解水就行了，地球上水资源这么丰富，不存在明天水的价格就大幅上涨的问题。如果能够通过电解水制氢，把能量储存在氢里面，然后在使用的时候，用燃烧或者是氢电池的方式把储存的能量释放出来，这不就很完美的解决了储能的问题吗？
而且呢，氢不仅可以储能，它的运输成本也很低。例如说现在输送电能的特高压线路，它的建设成本和维护成本是很高，但是氢能只需要给它做一个足够密封、足够安全、足够坚固的密封罐，然后把氢液压或者是压缩比较高的氢气也行，然后就把密封罐装车，把它从西部运到东部来。而且国内目前的产业规划的思路，就是先把氢能应用在大卡车上。大卡车既然是用氢能源驱动的，那它是不是又可以用来运输氢气，这样的话，氢的运输成本就很低了。
我们可以简单的思考一下。首先水资源基本上不花什么钱的，然后西部的太阳能资源是足够丰富的，同时西部也地广人稀、幅员辽阔，我们可以在那些戈壁滩、沙漠和高原上面装很多光伏发电的设备。光伏每个小时发的电不一样，如果要使得它的发电量都很均衡，然后再把发出来的电通过特高压运输过来，这个成本不划算。
但如果我们把当地的光伏发出来的电直接电解水制氢呢？制完的氢液压装到罐体，然后再通过这个氢能源驱动的大卡车来运输，这样增加的无非是那么一两个司机的成本。大卡车把氢运到了东部，我们再把氢用燃烧或者是氢能源电池的方式，把能量释放出来就可以了。
这种光伏制氢高压密封罐运氢氢燃烧或氢电池释能的pg电子试玩的解决方案有个很大好处，它解决了清洁能用的问题，解决了单位时间发电量和用电量不匹配的问题，解决了储能的问题，解决了低成本供电的问题。
然后，有效利用氢能源还有一个经济学上的好处。因为西部的土地成本低，海拔高云层薄，太阳能资源丰富，所以西部的光伏发电效率可能比咱们在东南沿海地区的光伏发电效率还要高。所以我们在西部低成本光伏发了大量的电，而西部的电消耗需求就很低，当地的电费也低，多余的电能就地制氢储能，然后通过低成本大卡车密封罐运输到东部和南部的用电大省，再把它转化为电能，就能赚钱了。能赚钱的事情就能形成产业，而且随着技术的不断突破，一边是制氢的成本越来越低，一般是能量的转化效率越来越高，而且运输的安全问题和成本问题都在不断的优化，所以目前来看，氢能源恰好填补了整个新能源产业在储能和能量传输中非常重要的一环。
而且不仅仅如此，目前氢能源在汽车上，特别是在家用轿车领域的发展速度也很快。我们不用再备一个很大的氢气罐，我们可以用液氢罐，甚至是更高压缩比例的氢气罐来替代，这无非是技术和成本问题。现在从技术上看，既然液氢都能够用在航天航空上面，技术肯定不是问题，那主要就是成本问题。
我们可以想象，再过个三五年，液氢的成本可能会越来越低，那未来有没有可能出现跟用锂电池的新能源车相竞争的氢能源车大量普及的情况呢？我觉得是可以期待的。
而且根据最新的消息，日本的新能源车mirai，它的新款目前已经能续航1400公里，这个续航里程已经远超一般的燃油车，那更不用说锂电池的汽车了。所以氢能源产业链的发展正在飞速的进行，氢能源可能会在短短的几年之内慢慢的获得越来越多的市场空间。
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