许多朋友问笔者，发展燃料电池汽车，氢气从哪里来？我一直在寻找答案，还是认为不太理想。于是静下心来，找资料，归纳分享。

一、氢气从哪里来？

原则性回答是：发展燃料电池汽车，需要成规模氢气供应，这是必然的。大自然里没有氢气，这是常识。如果不能保障氢气，发展氢燃料电池就没有意义。目前已经找到资料介绍说，通过工业上制“氢”是基本途径，主要有：

①电解“氢”。这是中学里就学过的知识，许多人也做过这个实验。许多专家介绍利用太阳能、风能等自然能量进行水的电解，可行实现工业化生产；

②从化工副产物中提取氢气。许多专家也介绍说，武钢等炼钢过程中会产生富“氢”，这个专家们纷纷推荐的；

③采用来自生物的甲醇甲烷制取氢气。目前有一些专家在研制车载制氢技术和装备；

④其他采用化石燃料制取氢气。专业性很强，比较复杂。

以上并没有回答这些制氢技术和方法，能不能满足发展氢能汽车推广应用的需要。

二、可以工业化制氢方法，来保障氢能汽车推广应用

发展燃油汽车，前提是有充足的汽油、柴油资源；发展天然气汽车，其前提是有充足的天然气资源；发展电动汽车，其前提是有丰富的“电”资源。同理，发展燃料电池汽车，前提也必须是有满足要求的“氢气”。满足要求，基本上有两层意思，一是氢气生产是可以工业化的；二是以工业化生产的“氢气”质量是能满足燃料电池发电要求，且能保障供应。工业化制氢设备及设施，如图1所示。

图1 工业化制氢设备及设施

1）焦炉气中取纯氢法

许多专家认为，我国工业副成品（如：焦炉气）的富氢比较充足，这是我国要发展燃料电池汽车要的氢气来源之一，工业副成品富氢生产过程如图2所示。

图2 工业副成品富氢生产过程

焦炉气是炼焦行业的副产品。我国是世界上第一钢产大国，焦炉气含有富氢（纯度含量比较大的氢气），目前焦炉气没有充分利用起来。发展氢能汽车，可以带动焦炉气提纯工业；发过来说，焦炉气提纯工业起来了，氢能汽车用氢，供应上就有基本保障。

①原理是：利用固体吸附剂对气体的吸附，利用吸附具有选择性，以及气体在吸附剂上的吸附量随其分压的降低而减少的特性，实现气体混合物的分离和吸附剂的再生，达到生产纯制氢的目的。

②悖论：是先发展焦炉气提纯工业？还是先发展氢能汽车工业。这与传统汽车发展过程是不同的，传统汽车发展，油是有保障供应的。

2）天然气制氢法

①天然气制氢的原理

在一定的压力和一定的高温及催化剂作用下，天然气中烷烃和水蒸汽发生化学反应。

②天然气制氢工艺

天然气经过沸锅换热、进人变换炉使CO变换成H2和CO2。再经过换热、冷凝、汽水分离,在程序控制下，将气体依序通过装有3种特定吸附剂的吸附塔，由变压吸附(PSA)升压吸附N2、CO、CH4、CO2，提取产品氢气，如图3所示。

图3   天然气制氢工艺示意图

③悖论：

i）天然气是化石燃料，从工艺流程上看，生产过程会排出二氧化碳等温室气体，导致燃料电池环保价值降低；

ii）天然气已经成功用于汽车，如压缩的天然气汽车、液态的天然气汽车。天然气汽车相比燃油汽车是比较清洁的汽车，目前天然气汽车发展空间还有比较大。基于这一点，把天然气转换氢气，再用于汽车用，逻辑上说不过去。

3）电解制氢法

电解制氢法，大家都理解。但是电解制氢工业生产，要有充足电和水做为前提条件。如用山区（高原）风能（太阳能）发电来电解制氢，但是没有充足的水资源保障；如海边风能发电和海水来电解制氢，还比较可行。但是这样制造出来的氢，如何运输到汽车集中使用的地方？

①电解制氢过程

电能、风能发电制氢法过程，见图4:

图4  电能、风能发电制氢法过程示意图

②悖论

i）电能、风能发电来电解制氢，是对电能、风能发电来说，是一个出路，但是生产来氢，氢能如何有效供给汽车用？

ii）如果用电网电来电解制氢，目前电电动汽车已经成规模了，当务之急，如何给电动汽车充电，而不是把电解氢，给燃料电池发电。

4）甲醇裂解制氢法

（1）甲醇裂解制氢的工艺过程

是甲醇和盐水按一定的配比混合,加热至270℃左右的混合物蒸汽，在催化剂(Cu-Zn-Al)或者(Cu-Zn-Cr)的作用下,发生催化裂解和转化反应。甲醇裂解制氢工厂工艺流程，如图图5所示。

图5  甲醇裂解制氢工艺流程

（2）车载甲醇裂解制氢困难重重

甲醇裂解制氢要有热源， 车载甲醇裂解制氢困难之一热源如何供给？  其工艺复杂，简化流程，如果保障车载甲醇裂解制氢的纯度，纯度不达标的氢气，燃料电池不能用，否则燃料电池系统寿命严重折寿。

5）四种工业化制氢方法比较

石油类、天然气或煤为原料造气来分离制氢需庞大投资，“相当于半个合成氨”，只适用于大规模用户。对中小用户电解水可方便制得氢气，但能耗很大，每立方米氢气耗电达～6度，且氢纯度不理想，杂质多，甲醇裂解制大规模生产，规模也受到限制。以上四种工业化制氢方法有优、缺比较，如表1所示。

表1   四种工业化制氢方法

6）氢气在工业上有着广泛的用途

近年来，由于精细化工、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。

发展氢燃料清洁汽车，一定会让其他工业争抢“氢气”源，再进一步分析，把稀缺的“氢气”烧掉，是不是不划算？

7）制氢有多种途径，但是对汽车而言都不太理想

①天然气制氢和焦炉气制氢均适用于大规模制氢，但也均受限于原料的供应，并且具有污染性，而天然气制氢，依然需要化石燃料作为原料。

②焦炉气制氢利用的是炼焦的副产物，但如何去除其中的污染物，目前还没有科学而经济可行的办法；

③甲醇裂解制氢具有投资低、建成快、无污染等特点，并且甲醇作为原料可以更为灵活，但甲醇裂解制氢难以进行大规模的生产。

8）对氢能汽车更关心是加氢站在哪里？

据介绍，国内加氢站已经有4个，分别是2006年建成的北京加氢站，2008年建成的上海安亭加氢站，2011年建设了简易的加氢站，2015年最新建成的郑州宇通加氢站。上海安亭加氢站始建于2007年11月。

目前，我国还没有加氢站长期规划，不过我国加氢站的设计建造和氢气的运输存储都制订了严格的标准。发展燃料电池已经国家层面战略规划，接下来有关如何发展轻能产业，如氢气产业的布局（生产厂家、运输、加氢站）会一步一步展开的。

三、总结

发展发展燃料电池汽车，氢气从哪里来？目前主机厂的重心，还是把自己专业层面的技术难题解决到位。燃料电池汽车规模起来了，氢气从哪里来？会有那一个行业的企业去研究和思考的。目前燃料电池汽车规模很小，对氢气从哪里来，主机厂还不用太担心。

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