陈光祖：牛粪马粪也是能源

什么是能源

什么是能源?我有很直观的看法。我记得，十多年前，为了考察高原汽车的试验情况，我们到青海西宁市，后又随车到距西宁不远的青海湖，在湖的南面看到藏族居民的热饭烧奶就是靠凉干的牛粪、马粪当燃料，得以维持他们的生活，我想牛粪就是他们的能源吧！

前一阵，一些高层科技界人士，特别有不少国外专家也参与，他们认为“氢不是能源，更不是新能源。”如果你持相反的意见，那就是犯一种“常识性错误，干扰了对解决能源问题的认真思考。”氢是不是能源？宝马汽车和华晨汽车、长安汽车公司开发氢能内燃机，用氢当燃料是不是能源？燃料电池的氢氧化学反应产生的电是不是能源？如果这些都不是能源，氢岂不是成了一种“上帝的能源”了吗？从历史上看近二百多年的蒸气汽车，烧的是煤，用蒸气机推动，一百多年前的古老电动汽车是由蓄电池驱动的，电和煤是不是能源？现在世界上有不少地方研制空气汽车，包括英国、法国、西班牙、墨西哥、印度、中国个别人士也好奇的在研究中，空气是不是能源？看来对能源的解释实在是太微妙了，如果没有一个科学的权威说法是难以判断的。近一百二十年的汽车发展史，至今人们对什么是能源还没有搞清楚，岂不是天大的笑话。当然我并不是想对某一些人士的反驳，而却是由此带来我们汽车界人士更要认真思考发展新能源，特别是氢能源问题。

什么是能源？按《大英百科全书》中说：“能源是一个包括所的燃料、流水、阳光和风等术语。人类采用适当的转换手段，给人类自己提供所需的能量。”按这个定义，能源是个十分广泛含义的东西，凡是能给人们直接的、间接提供能量的物体都是能源，这包括人们已经发现和应用着的能源，也包括未发明和应用，或是还处在试验中的能源。以此对汽车来说，我们可以理解凡是能推动汽车的运动，符合汽车应用的条件，不管是什么东西，它就是汽车的能源。但要说明，汽车和能源确实很多，人们不能什么都想搞，要搞的必需是一种主流的能源，现在社会上传统汽车的主流能源如石油已经近于枯竭，五十年还能用上，一百年确是很难维持了。1973年第一次石油危机时，每桶石油从2.5美元，上升到10~8美元，这就引起世界汽车界的十分惊恐，而今年5月22日每桶石油高达132美元，美国著名的高盛咨询公司预测不久未来石油价向200美元进军，不是说未来，就是现在的120~130美元，已对中国石油的供应造成很大威胁，至今国家石家油价格还压着搞补贴，没有放开，一旦放开，对汽车产业和用户是多大的负担。因此搞替代能源，新能源是汽车界的最重大最迫切任务，如果当汽车没有“饭”吃，汽车还会动吗？21世纪肯定是汽车产业能源多元化的一个世纪，找能源不可能是稳稳当当，总是要探索，要试验，要有风险的，但只有一线的希望，方向是对的，总不要轻易放过。什么是21世纪汽车产业主流能源，至今还未能有一个肯定的答案，但氢作为一种很有探索希望的主流能源，全球都在努力的不断探索之中，对此，我们大家不要去拨冷水，要多鼓励，多支持。

汽车能源的初步评估

按能源在自然界存在形式分为：

一次能源，也叫初级能源，指自然界存在的能源，或是从自然界取得，但未经任何改变，直接转换的能源，如煤、石油、天然气、水、太阳光、地热、天然铀矿等。当前石油、天然气是汽车的主流能源的来源。

二次能源，也叫次级能源，指能源经过加工或转换而形成的能源。如煤炭加工成煤气，现在还想搞煤变油，石油加工为汽油、柴油，利用风力而获得风能发电，利用流动水力转换为水电站发电等，氢也属于二次能源。在多元化能源年代，汽车可以从上述各种能源中直接和间接的获得能量，除了传统的汽油和柴油外，当代重要的要从二次能源中获得电，用电来推动汽车，成为新世纪汽车动力的重大变革，但我们已认识到新能源转换性的广泛度与难度，但又不得不搞。

从汽车能源被利用现状，可分为常规能源和新能源。常规能源是指一般已大量利用在汽车上能源，如柴油、汽油，煤气、天然气、甲醇、乙醇等，但柴汽油是属于传统能源的正统能源，而天然气、甲醇、乙醇是近几年才较多应用，所以常叫替代能源。新能源是指尚未大规模应用或正在研究开发试验应用之中的能源。如生物质能，氢能、太阳能等。

按能源的可补充性，可分为非再生能源和可再生能源，石油、煤炭、天然气等，这都是亿万年前地球变化产物，用完就没有了，是一次性的，叫非再生能源。而太阳能、水能、风能、地热等属于可再生能源，可以不断补充的能源，氢也属于可再生能源，只要完善掌握产氢技术，氢是永远用不完的。

在汽车上应用能源对环境的影响程度看，可分为非清洁能源和清洁能源。清洁能源也可叫“绿色能源”。非清洁能源指污染较严重的能源，如煤气、汽油、柴油等，清洁能源指那些污染很低或零污染的能源，如天然气、生物质能，电能和氢能等。

能源又可分为含能体能源和过程性能源。含能体能源的能量可以储存起来，如化石燃料，生物质能、氢气等，过程性能源，如风能、电能、太阳能等，是不能储存的，只存在于产生能量的过程之中。

为此，对一些主要能源按当前技术水平分析，对在汽车上应用优劣程度发展的前景初步分析：

能源的热值，以及混合气的热值情况分析：

注：低热值是指能量的低值发热量，国际上较通用热值折算方法，以上系实测各种能源平均热值折算的。

从上列数据表明,氢在多种能源中的热值是最优的。

最近，全球都在重视燃料燃烧后产生CO2排量问题，节能减排中CO2排量多少，成为燃料优劣的一项重要指标，，归根到底，全球都要实施一种“低碳经济”。以下是燃料含碳分子的特性：

总之：可见氢在各种燃料特性中，它最大特点是不含碳分子，理论空燃比质量和体积比都永超出其他的燃料质量。热效率高，也没有导致排放产生有害和温室效应特质，而且来源丰富，水就是它的原料。

对氢能的期待

当我们对氢能作出相当肯定之后，关键是氢气如何获得，在制氢和运输上困难还很大，这是影响氢能推广的重大难点。但随着科技的进步制氢技术会有很大突破，而恰恰燃料电池汽车的产业化也需要相当一段时间，这在各个方面都需要一个配合的过程，预测在20年左右制氢技术将会发生相当大作用。

美国1990年通过了《氢能研究，发展与示范法案》接着启动一系列氢能项目。

2003年5月，美国能源部召开《氢生产、储存和利用的基础能源科学讨论会》。2004年2月，美国能源部出台了《氢态势计划》，指出美国能源安全形势，必须制定氢经济计划，现在加紧进行研发、应用、示范，要经历四个重叠期和关联性发展阶段。2000~2015年为技术研发与示范阶段，2010~2025年为前期市场渗透阶段，2015~2035年为加强基础设施与投资阶段，2025~2040为氢能经济实现阶级段。这样，美国将于2040年前实现向氢经济的过渡。

日本在1993年制定了“新阳光计划”，计划明确到2020年前，投资30亿美元，用于氢能关键技术，包含有效分解水技术，储氢技术，氢燃料电池发电技术的研发。日本经济产业省将制氢计划与燃料电池汽车的研发制造联系起来。

2002年欧洲委员会成立《氢和燃料电池技术高级工作组》，加强指导氢能和燃料电池技术的研发和应用。2003年6月欧洲委员会发布了该工作组的研究报告《氢能和燃料电池—我们未来的前景》，明确欧洲将于2050年过渡到氢经济，但现在就要努力工作，分三步实施欧洲氢能经济。近期（2000~2010），中期为（2010~2020）和长期（2020~2050），根据各期的发展阶段要求给予相关对策和支持。

目前，世界上氢产量约5000亿/m3a，其中天然气制氢约占48%，石油30%，煤18%，水电能4%。这主要属于传统制氢技术，其中：

一、化石燃料制氢。目前比较常用办法，效率高，低本较低，但这个方法在制氢时产生大量CO2和用大量水，这足使一些效率和成本的优势被抵消，从长远看不应作为制氢的长远路线。

二、水制氢。电能水制氢，目前还比较常用的一种方法，如果单纯用电来制氢，效率低，成本高，最近美国发明一种新型电能水制氢技术，能量效率达90%，日本用高温加压法，将电解水效率也提高到75%。水热裂解法制氢，这是用高温使水分子热变，直接分解为氢和氧，但这种方法，也要耗不少转换能量。等离子化学制氢，使水形成蒸气，在反应器中通过高频放电分解出氢气。还有生物质制氢等。

三、生物制氢。国内外都在积极探索利用不同路径获取高效能产氢的生物菌株，这种方法主要从有机物中取的氢源，使制氢和治理环境相结合，并且是一种少污染又经济的制氢方法。

四、利用自然界可再生能源转换氢能。如水能、风能、太阳能、海洋能等。目前风能发电、用电解水产氢方法上没有问题，只是如何更降低成本问题。

太阳能制氢的方法也多样化，如太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢，阳光催化光能水制氢，太阳能生物制氢等，这些还都属于探索性的办法。

五、核能。核能是比较优化的能源，世界上第一座核电站是在1954年6月由前苏联建成，我国也是核电重要国家，目前已建成有秦山，（一期、二期、三期）大亚湾，岭澳，田湾等核电站，在建的还有岭澳（二期）、浙江秦山（二期核站扩建）、辽宁红沿河、浙江三门，山东海阳，福建宁德等核电站。目前运行核电量为1696.8万千瓦，2020年核电站发电量达1800万千瓦左右，2030年将超过1亿千瓦发电量，同时积极与国际上联合开发第四代裂变核电技术和热核聚变技术，这样核电制氢可能是有了比较好的电能基础。

更要指出的是，随着热核聚变技术的进步，成为全球核电发展方向十分看好。目前裂变核电对排放废水、废气和安全问题较大，而用核聚变的安全性，无污染，巨大能量吸引着全球各个大国在研发，现在有美、中、德、法、日等个，最近韩国也加入热核聚变电站研发工作。

核聚度的燃料主要是氢，氘和氚，氘和氚都是氢的同位素，氘称重氢，氚又称超重氢。地球上氘储量达40万亿吨，每年只需700吨即可满足世界能源总需求，可用上百亿年。氚可以从铀中提取，资源也十分丰富，而且核聚变本反就有增量效应，聚变过程中释放出来的中子，可以产生更多的氚，提供无限量的能源。我国科学院院士，中国氢能协会主席朱亚杰曾说：“国际上较乐观估计，核聚变堆在2040年左右可实现商业化”。他又说：“人类在21世纪30年代完成受控热核聚变研究工作，建成热核聚变发电站，并将其投入商业经营，到那一天，能源结构将发生革命性的根本变化，能源枯竭的危险将最终被抛到九霄云外，这对人类社会及人类文明将产生深远的影响。”这被世界上称为“不用花钱的电能”。

用核聚变产生的电，到电转化为氢，这虽然是一个较复杂的过程，但世界上一旦产生了不用花钱的电，也就有了不用花钱的氢，这样氢能经济与氢能汽车就不用愁能源供应问题了，而中国在这方面也并不落后。世界上核聚变分为磁约束聚变和惯性约束聚变。我国的磁约束核聚变起步于上世纪50年代，已经经历了半个多世纪，主要是在成都核工业西南物理研究所和合肥中科院等离子研究所，还有北京市科院物理研究所。关于惯性约束核聚变研究开始于1964年，到了1983年，北京中国原子能研究院，这些研究都在国际上占有一定的地位和影响。这样热核聚变发电最终会把煤、石油、天然气这些高碳燃料甩到后面，而低碳经济终将来临。

1972年6月5日，联合国人类环境会议于瑞典斯德哥尔摩召开，决定今后每年的6月5日作为 “世界环境日”。而今年的世界环境日，据悉是以“改变能源环境，推行低碳经济”为主题，而氢能则是低碳经济中占有重要地位的，我们希望汽车界人士，包括内燃机界人士都团结起来，抽出一定力量去发展氢能，为我们汽车产业的可持续发展作出贡献！

（文章来源：盖世汽车网）