日本与氢能源：氢从哪里来？

说到氢燃料电池，没有什么比日本更持久的了。12月15日，丰田将在中国推出全新的氢燃料电池汽车Mirai，本田FCV生产车型也将于明年3月下旬在日本上市。丰田可以在没有日本国力支持的情况下坚持研发20年。归根结底，这是日本政府希望真正掌握一种不受他人控制的能源技术。让我们来看看氢是如何产生的。

如果不是海啸造成的核泄漏，日本可能不会放弃纯电动汽车的计划。日本所有核电站的关闭，让所有车企都意识到，原本晚上用剩余电力充电的梦想无法实现。面对化石燃料价格的上涨和日本能源漏洞的增加，日本开始寻找真正的替代能源。这种能源可能暂时不干净，成本高昂，但必须充满希望并真正掌握。

并不是日本没有考虑天然气，也不是甲烷燃料电池有太多缺点。日本放弃天然气的主要原因之一是这种能源的大部分标准不在日本手中。这意味着，如果未来使用天然气能源，它仍将在海外支付大量专利费。氢的情况并非如此。目前，日本在氢能方面的专利遥遥领先。国内氢能规模可能不是世界上最大的，但利用率最高。

作为一项长期计划，氢气因其巨大的储量而备受青睐，但关键是自然界中元素氢的存在相当罕见，氢气生产已成为使用氢能的一大问题。制氢技术需要考虑环境、经济、实用等方面的因素。因此，目前制氢多采用电解卤水、冶炼等高碳排放技术，未来将逐步推广到可再生能源电解水、生物制氢、太阳能等低碳技术。

副产物氢气

氢气作为副产品存在于许多行业，主要集中在制碱和冶炼等高温工业领域。由于氢气不是最终的生产目标，副产氢气在规模、成本和质量上都存在一定差距。

例如，在电解盐水的工业应用中，尽管氢气的纯度高，但产量小，成本高。尽管炼铁、炼铁等高温行业也会产生大量氢气，但这种氢气的纯度并不高，大多数工厂生产的氢气一般都是自给自足的，不会对外销售。冶炼厂只有在产量满足自身需求后才会出售氢气，但产量不大，供应关系不稳定。

尽管碱工业对氢气的需求量很小，而且大部分都会在外面销售，但碱厂需要盐、水和电。其中，电力仍然需要自己生产，最后通过碱厂生产氯气、氢气和烧碱（主要是氢氧化钠）。氢气经过压缩精制后，根据需要制成液化氢气或压缩氢气供民用。

化石燃料反应

目前，绝大多数氢气来自天然气和石油燃料之间的反应。目前的主流是依靠天然气和水的反应，甲烷和水在高温下产生一氧化碳和氢气。在传统理论中，这部分一氧化碳和氢气通常用于减少金属脱硫和其他应用。不仅天然气，工业上也经常使用无烟煤或焦炭作为原料，在高温下与蒸汽反应产生水煤气（一氧化碳和氢气的混合物），然后与蒸汽反应生成氢气。通常，这种方法生产氢气的成本较低，产量较高，设备较多。

这种方法制氢需要800℃以上的高温，化学式中甲烷与水的比例为一比一，但在实际应用中，这个比例通常达到一比三，过多的水会浪费大部分热量。在产生二氧化碳和氢气后，……

可以将氦气压入水中以溶解二氧化碳，最终可以获得更高纯度的氢气。

盐水电解

电解水制氢主要分为电解盐水和电解纯水两种方式。目前，电解纯水的成本高于电解盐水的成本。这是因为盐水富含大量的正负离子，在传导电流方面具有无与伦比的优势。电解盐水的副产品是烧碱、氯气、氢气和氧气，而电解纯水的产品只有氧气和氢气。

两种方法生产的氢气纯度相近，均能达到99.99%。但盐水电解规模更大，更容易形成工业化，电解水在速度和能耗方面仍不如电解盐水。

尽管电解水的成本很难控制，但它是未来最值得注意的技术。一方面，氢气可以起到储存电能的作用，可以将风能、太阳能和可再生能源转化为电能，然后以氢气的形式储存电能。如果夜间剩余电能过多，也可以与氢气一起储存，最终达到供电调峰填谷的目的。

氢储存电能的成本低于电池，而电池储存电能只是短期有效的，能量损失更多，能量密度更低，成本更高，因此电解水将成为未来一种新的储能方式。

该技术已应用于家用热电联产系统，即氢气和氧气之间的放热反应不仅可以供热，还可以供电。目前，日本有两种类型的小家电：固体聚合物燃料电池PEFC和固体氧化物燃料电池SOFC。松下和东京燃气、东芝和京瓷都已开始投资该项目。目前，主要工作集中在降低PEFC和SOFC的成本上。

电解水技术的未来与可再生能源有关。如果能够找到有效的催化剂和更好的反应方法，可再生能源制氢的前景将非常乐观。

生物制氢

目前，生物制氢仍处于初级阶段，还不成熟，主要依靠作物和木材等碳水化合物材料。中国在生物制氢方面也取得了很大进展，但重点主要是产氢酶。

目前，大多数研究集中在纯细菌和细胞固定化技术上，如产氢菌株的筛选和包埋剂的选择。在上述生物制氢方法中，发酵菌产氢率最高，对条件要求最低，具有直接的应用前景；

光合细菌比藻类产氢更快，比发酵细菌具有更高的能量利用率，并且可以将制氢与光能利用和有机物去除有机耦合，因此相关研究也是最多的，也是一种具有潜在应用前景的方法。非光合生物可以降解大分子物质产生氢气，光合细菌可以利用多种低分子量有机物质通过光合作用产生氢气，而蓝藻和绿藻可以光解水生氢气。共产主义氢技术根据生态规律将它们有机地结合在一起，吸引了人们的研究兴趣。

混合培养技术和新型生物技术的应用将使生物制氢技术具有更大的发展潜力。

太阳能/电力

太阳能制氢主要依靠光，光的应用主要在光、热和电方面。在绝大多数涉及光的制氢路线中，都涉及水，或者它遵循水的电解和分解过程。

太阳热分解水可以直接分解水，但需要一个相对较大的集光装置，通过水在3000K（热力学温度，约2727℃）下的不稳定性将水分解为氢气和氧气。分解效率高，但是光收集装置昂贵。当然，现在可以在水中加入催化剂，使水在大约1000K（大约727℃）下分解。

你也可以先用太阳能发电，然后电解水来生产氢气。这种方法有一种变体，即首先进行光化学反应、热化学反应和电化学反应，在较低的温度下获得氢气和氧气。这种方法为太阳能大规模制氢提供了基础，关键是找到一种光解效率高、性能稳定、价格低廉的光敏催化剂。

此外，有光电化学反应产生氢气，主要基于特殊的化学细胞，也有模拟植物分解水产生氢气。这项技术仍处于初级阶段。最后一种是光合微生物的制氢，它利用河流、湖泊和海洋中的一些藻类来产生氢气。

除了利用太阳能和核能生产氢气外，生物质制氢也在大力研究中。目前采用的方法是，生物质和有机废物中的碳材料在250℃下与溴和水反应，形成氢溴酸和二氧化碳溶液，然后将氢溴酸溶液电解成氢和溴，溴被回收。

摘要：

当然，除了上述方法之外，还有其他生产氢气的方法，例如从氨中生产氢气。可以说，在整个制氢技术中，离低碳制氢方法越远，就越受青睐。但在前期推广氢能的过程中，会大量使用和依赖化石燃料来生产氢气。说到氢燃料电池，没有什么比日本更持久的了。12月15日，丰田将在中国推出全新的氢燃料电池汽车Mirai，本田FCV生产车型也将于明年3月下旬在日本上市。丰田可以在没有日本国力支持的情况下坚持研发20年。归根结底，这是日本政府希望真正掌握一种不受他人控制的能源技术。让我们来看看氢是如何产生的。

如果不是海啸造成的核泄漏，日本可能不会放弃纯电动汽车的计划。日本所有核电站的关闭，让所有车企都意识到，原本晚上用剩余电力充电的梦想无法实现。面对化石燃料价格的上涨和日本能源漏洞的增加，日本开始寻找真正的替代能源。这种能源可能暂时不干净，成本高昂，但必须充满希望并真正掌握。

并不是日本没有考虑天然气，也不是甲烷燃料电池有太多缺点。日本放弃天然气的主要原因之一是大多数标准……

这种能源不在日本手中。这意味着，如果未来使用天然气能源，它仍将在海外支付大量专利费。氢的情况并非如此。目前，日本在氢能方面的专利遥遥领先。国内氢能规模可能不是世界上最大的，但利用率最高。

作为一项长期计划，氢气因其巨大的储量而备受青睐，但关键是自然界中元素氢的存在相当罕见，氢气生产已成为使用氢能的一大问题。制氢技术需要考虑环境、经济、实用等方面的因素。因此，目前制氢多采用电解卤水、冶炼等高碳排放技术，未来将逐步推广到可再生能源电解水、生物制氢、太阳能等低碳技术。

副产物氢气

氢气作为副产品存在于许多行业，主要集中在制碱和冶炼等高温工业领域。由于氢气不是最终的生产目标，副产氢气在规模、成本和质量上都存在一定差距。

例如，在电解盐水的工业应用中，尽管氢气的纯度高，但产量小，成本高。尽管炼铁、炼铁等高温行业也会产生大量氢气，但这种氢气的纯度并不高，大多数工厂生产的氢气一般都是自给自足的，不会对外销售。冶炼厂只有在产量满足自身需求后才会出售氢气，但产量不大，供应关系不稳定。

尽管碱工业对氢气的需求量很小，而且大部分都会在外面销售，但碱厂需要盐、水和电。其中，电力仍然需要自己生产，最后通过碱厂生产氯气、氢气和烧碱（主要是氢氧化钠）。氢气经过压缩精制后，根据需要制成液化氢气或压缩氢气供民用。

化石燃料反应

目前，绝大多数氢气来自天然气和石油燃料之间的反应。目前的主流是依靠天然气和水的反应，甲烷和水在高温下产生一氧化碳和氢气。在传统理论中，这部分一氧化碳和氢气通常用于减少金属脱硫和其他应用。不仅天然气，工业上也经常使用无烟煤或焦炭作为原料，在高温下与蒸汽反应产生水煤气（一氧化碳和氢气的混合物），然后与蒸汽反应生成氢气。通常，这种方法生产氢气的成本较低，产量较高，设备较多。

这种方法制氢需要800℃以上的高温，化学式中甲烷与水的比例为一比一，但在实际应用中，这个比例通常达到一比三，过多的水会浪费大部分热量。在产生二氧化碳和氢气后，可以将气体压入水中溶解二氧化碳，最终可以获得纯度更高的氢气。

盐水电解

电解水制氢主要分为电解盐水和电解纯水两种方式。目前，电解纯水的成本高于电解盐水的成本。这是因为盐水富含大量的正负离子，在传导电流方面具有无与伦比的优势。电解盐水的副产品是烧碱、氯气、氢气和氧气，而电解纯水的产品只有氧气和氢气。

两种方法生产的氢气纯度相近，均能达到99.99%。但盐水电解规模更大，更容易形成工业化，电解水在速度和能耗方面仍不如电解盐水。

尽管电解水的成本很难控制，但它是未来最值得注意的技术。一方面，氢气可以起到储存电能的作用，可以将风能、太阳能和可再生能源转化为电能，然后以氢气的形式储存电能。如果晚上有太多多余的电能，也可以与氢气一起储存，从而最终达到目的……

f电源调峰填谷。

氢储存电能的成本低于电池，而电池储存电能只是短期有效的，能量损失更多，能量密度更低，成本更高，因此电解水将成为未来一种新的储能方式。

该技术已应用于家用热电联产系统，即氢气和氧气之间的放热反应不仅可以供热，还可以供电。目前，日本有两种类型的小家电：固体聚合物燃料电池PEFC和固体氧化物燃料电池SOFC。松下和东京燃气、东芝和京瓷都已开始投资该项目。目前，主要工作集中在降低PEFC和SOFC的成本上。

电解水技术的未来与可再生能源有关。如果能够找到有效的催化剂和更好的反应方法，可再生能源制氢的前景将非常乐观。

生物制氢

目前，生物制氢仍处于初级阶段，还不成熟，主要依靠作物和木材等碳水化合物材料。中国在生物制氢方面也取得了很大进展，但重点主要是产氢酶。

目前，大多数研究集中在纯细菌和细胞固定化技术上，如产氢菌株的筛选和包埋剂的选择。在上述生物制氢方法中，发酵菌产氢率最高，对条件要求最低，具有直接的应用前景；

光合细菌比藻类产氢更快，比发酵细菌具有更高的能量利用率，并且可以将制氢与光能利用和有机物去除有机耦合，因此相关研究也是最多的，也是一种具有潜在应用前景的方法。非光合生物可以降解大分子物质产生氢气，光合细菌可以利用多种低分子量有机物质通过光合作用产生氢气，而蓝藻和绿藻可以光解水生氢气。共产主义氢技术根据生态规律将它们有机地结合在一起，吸引了人们的研究兴趣。

混合培养技术和新型生物技术的应用将使生物制氢技术具有更大的发展潜力。

太阳能/电力

太阳能制氢主要依靠光，光的应用主要在光、热和电方面。在绝大多数涉及光的制氢路线中，都涉及水，或者它遵循水的电解和分解过程。

太阳热分解水可以直接分解水，但需要一个相对较大的集光装置，通过水在3000K（热力学温度，约2727℃）下的不稳定性将水分解为氢气和氧气。分解效率高，但是光收集装置昂贵。当然，现在可以在水中加入催化剂，使水在大约1000K（大约727℃）下分解。

你也可以先用太阳能发电，然后电解水来生产氢气。这种方法有一种变体，即首先进行光化学反应、热化学反应和电化学反应，在较低的温度下获得氢气和氧气。这种方法为太阳能大规模制氢提供了基础，关键是找到一种光解效率高、性能稳定、价格低廉的光敏催化剂。

此外，有光电化学反应产生氢气，主要基于特殊的化学细胞，也有模拟植物分解水产生氢气。这项技术仍处于初级阶段。最后一种是光合微生物的制氢，它利用河流、湖泊和海洋中的一些藻类来产生氢气。

除了利用太阳能和核能生产氢气外，生物质制氢也在大力研究中。目前采用的方法是，生物质和有机废物中的碳材料在250℃下与溴和水反应，形成氢溴酸和二氧化碳溶液，然后将氢溴酸溶液电解成氢和溴，溴被回收。

摘要：

当然，除了上述方法之外，还有其他生产氢气的方法，例如从氨中生产氢气。可以说，在整个制氢技术中，离低碳制氢方法越远，就越受青睐。但在前期推广氢能的过程中，会大量使用和依赖化石燃料来生产氢气。

标签：丰田本田

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