氫能的開發構思最初來源於一本科幻小說

目前，全世界每年生產出約6000萬噸氫氣，其主要來自於天然氣分離。這些氫氣的能量含量幾乎是荷蘭總能耗的3倍。大約90％用於生產氨（主要用於生產肥料），甲醇和石油精煉。在歐洲，荷蘭是僅次於德國的第二大氫氣生產國，估計每年的產量約為100億立方米。

氫能的前世今生 – 發展時間軸

776年氫氣首先被英國科學家亨利·卡文迪什（Henry Cavendish）認定為一種獨特的元素，因為鋅金屬與鹽酸反應後產生氫氣。在對倫敦皇家學會的一次示威中，卡文迪什對氫氣產生了火花，產生了水。這一發現導致他後來發現水（H2O）由氫和氧組成。

1788年法國化學家Antoine Lavoisier以卡文迪什的發現為基礎，賦予氫氣名稱，該名稱來源於希臘語- “水”和“基因”，意思是“水”和“天生”。

1800年英國科學家William Nicholson和AnthonyCarlisle先生髮現，向水中施加電流會產生氫氣和氧氣。該過程後來被稱為“電解”。

1838年瑞士化學家Christian Friedrich Schoenbein發現燃料電池效應，結合氫氣和氧氣產生水和電流。

1845年英國科學家兼評委威廉格羅夫爵士通過製造“燃氣電池”，在實踐中證明了舍恩賓的發現。他因其成就獲得了“燃料電池之父”的稱號。

1874年英國作家儒勒·凡爾納（JulesVerne）在他的小說“ 神秘島 ”（The Mysterious Island）中預言性地研究了氫作為燃料的潛在用途。

1889年

20世紀20年代德國工程師魯道夫·埃倫（Rudolf Erren）將卡車，公共汽車和潛艇的內燃機改裝成使用氫氣或氫氣混合物。英國科學家和馬克思主義作家JBSHaldane在他的論文“科學與未來”中提出了可再生氫的概念，他提出“在大風天氣中會有電站將剩餘電能用於將水電解分解成氧氣和氫氣。“

1937年從德國飛往美國的十次大西洋飛行成功後，興登堡（一種充滿氫氣的飛船）在新澤西州萊克伍德降落時墜毀。墜機的謎團在1997年得到了解決。一項研究得出的結論是，爆炸不是由於氫氣，而是與天氣有關的靜電放電，它點燃了飛艇的銀色帆布外殼，經過處理後成為了固體火箭燃料的關鍵成分。

航空界最慘重的災難之一：興登堡號飛艇該系列是世界上體積最大的飛艇，於1937年在新澤西州爆炸，34秒內被燒燬

1958年美國成立了美國國家航空航天局（NASA）。美國宇航局的太空計劃目前使用全球最具液態的氫氣，主要用於火箭推進和燃料電池燃料。

1959年英國劍橋大學的Francis T. Bacon建造了第一個實用的氫-空氣燃料電池。5千瓦（kW）系統為焊接機提供動力。他將他的燃料電池設計命名為“培根細胞”。當年晚些時候，Allis-Chalmers製造公司的工程師HarryKarl Ihrig展示了第一輛燃料電池汽車：一臺20馬力的拖拉機。基於FrancisT. Bacon設計的氫燃料電池已被用於為著名的阿波羅號航天器和隨後的所有航天飛機任務中的宇航員產生船上電力，熱量和水。

1970年電化學家John O'M. Bockris在密歇根州沃倫的通用汽車（GM）技術中心的討論中創造了“氫經濟”一詞。

1973年石油輸出國組織的石油禁運和由此產生的供應衝擊表明廉價石油時代已經結束，世界需要替代燃料。開始用於傳統商業應用的氫燃料電池的開發。

1974年國際能源署（IEA）成立，以應對全球石油市場的中斷。IEA的活動包括氫能技術的研究和開發。

1988年蘇聯圖波列夫設計局成功轉換了一架載有164架TU-154的商用噴氣式飛機，用於操作噴氣式三缸液體氫氣發動機之一。首航持續了21分鐘。

1990年世界上第一座位於德國南部研發和測試設施Solar-Wasserstoff-Bayern的太陽能制氫工廠投入運營。

1994年戴姆勒奔馳在德國烏爾姆舉行的新聞發佈會上展示了其首款NECAR I（新電動車）燃料電池汽車。

1998年冰島公佈了一項計劃，計劃到2030年與戴姆勒-奔馳和巴拉德動力系統共同建立第一個氫經濟項目。

1999年皇家荷蘭/殼牌公司通過設立氫能業務分部致力於氫的未來。歐洲第一個加氫站在德國漢堡和慕尼黑開設。

2000年Ballard Power Systems在底特律車展上展示了世界上第一個用於汽車應用的生產就緒型PEM燃料電池。

2003年美國總統喬治·W·布什在他的2003年國情諮文中宣佈了一項耗資12億美元的氫燃料計劃，旨在開發商業上可行的氫動力燃料電池技術，以便“今天出生的第一輛汽車可以擁有燃料電池。”

2004年美國能源部長宣佈投入3.5億美元用於氫研究和車輛示範項目。這筆撥款幾乎佔布什總統12億美元用於研究氫和燃料電池技術的承諾的三分之一。資金包括30多個領導組織和通過競爭性審查程序選出的100多個合作伙伴。

2004年世界上第一艘燃料電池動力潛艇進行深水試驗（德國海軍）。

氫能驅動汽車 – 清潔而經濟的新燃料的坎坷史

作為一種替代燃料，氫能已經不是第一次被視為未來潛在的能源載體。自20世紀70年代初的石油危機以來，該項目一直是荷蘭和其他地方研究的主要課題。在21世紀的初期，氫能曾短暫的風靡能源圈。當時，氫能的發展重點是將其作為燃料電池汽車的燃料。這種當時萌生的新概念進一步催生了清潔而經濟的電動汽車。然而，由於當時電池技術還未充分發展，人們又將注意力轉移到燃料電池上，燃料電池在當時被認為具有更大的發展潛力。然而，受限於當時的技術條件，燃料電池的突破還為時尚早，其部分原因是內燃機技術仍然有待改進。

在21世紀初的燃料電池和氫氣的關注浪潮中，荷蘭一度是歐洲的領跑者之一：荷蘭是第一個由燃料電池驅動的電動公交車的城市（阿姆斯特丹的CUTE項目）；荷蘭擁有第一輛使用氫氣的輕型卡車（HyTruck）；而第一艘完全以氫能為基礎的運河遊船（FuelCell Boat），也是在荷蘭開發和建造；在阿默蘭島（island of Ameland），荷蘭也進行了第一個氫能示範項目，高達20％的氫與家用天然氣網絡混合，對區域進行供能。

在全球範圍內，對於氫能的發展重點主要集中在汽車燃料應用上，而由於荷蘭缺乏本土的汽車製造商，氫和燃料電池領域的荷蘭公司沒有足夠的能力來推動國家層面對其的重視而產生突破，因此這些項目都停滯在了發展的平臺期。此外，氫能和天然氣當時更多的被當作一種過渡燃料。所以在21世紀初，發展和應用氫能的肥沃土壤尚未顯現。

關於氫能思考的新階段

時至今日，氫能又一次迅速的進入大眾視野。只是這一次，氫能的發展重點不僅限於汽車電池和運輸應用，而是廣泛的針對能源和工業生產的全方面供應。除此之外，由於各國不斷地為降低溫室氣體排放而制定政策目標，這一行為也導致越來越多的人認識到，在可持續性方面，不僅僅是電力系統，燃料領域也面臨著巨大挑戰。所以，這一系列的綜合因素導致了人們將目光逐漸轉向氫能。同時，風能和太陽能的發展將會導致大規模的競爭性發電，這一發展所帶來的潛在的新能源併網問題，導致目前我們在能源系統中迫切的尋找儲能和可持續電能發展的可能性。而可持續電力與氫能相結合，為此提供了非常好的切入點。

因此，關於氫能發展的討論範圍已經進一步擴大，並且在不同行業中維度開始相互重疊，但在性質，規模，現有技術和所涉及的各個方面仍存在許多差異：

• 使用氫能作為天然氣的無碳替代品，用於工業和建築環境中的熱生產，並且可以作為燃料電池驅動電動汽車，或作為運輸行業的新燃料。
• 在新的可持續工藝中使用氫氣進行化學產品和材料，合成燃料以及鋼鐵的低碳生產。
• 使用氫能作為儲存或整合太陽能光伏和風電場電能的媒介，以便在太陽能和風能供應有限的情況下使用進行調峰調頻。
• 在電力市場上提供輔助服務以保持電網穩定，使用氫能作為可持續電力的運輸媒介，可用於解決所需的加固和電力基礎設施擴建方面的挑戰。

參考文獻：

[1] Jörg Gigler, Marcel Weeda, Outlines of a HydrogenRoadmap, 2018

[2] James Jonas,THE HISTORY OF HYDROGEN, 2009

頭條推送：張佳琪

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