一、為什么是氫能？從能源需求說起演講人01.02.03.04.05.目錄為什么是氫能？從能源需求說起氫能的現(xiàn)狀：從實(shí)驗(yàn)室到生活的跨越氫能的挑戰(zhàn)：理想與現(xiàn)實(shí)的距離氫能的前景：屬于你們的“能源未來”總結(jié)：氫能，屬于你們的“綠色承諾”2025小學(xué)六年級科學(xué)上冊氫能應(yīng)用現(xiàn)狀與前景課件同學(xué)們，作為一名在能源行業(yè)深耕十余年的從業(yè)者，我今天站在這里，想和大家聊聊一種“未來能源”——?dú)淠堋Ｋ赡懿幌耠娔苣菢用刻炫惆槲覀?，但卻可能在你們成長的歲月里，成為改變世界能源格局的關(guān)鍵角色。接下來，我將以“現(xiàn)狀-應(yīng)用-挑戰(zhàn)-前景”為主線，帶大家走進(jìn)氫能的世界。01為什么是氫能？從能源需求說起為什么是氫能？從能源需求說起要理解氫能的意義，我們得先看看人類當(dāng)前的能源困境。大家知道，我們?nèi)粘Ｓ玫碾?，大部分來自煤炭燃燒；馬路上跑的汽車，很多燒的是汽油、柴油。這些“化石能源”雖然好用，但會排放大量二氧化碳，導(dǎo)致全球變暖；燃燒產(chǎn)生的硫氧化物、氮氧化物還會形成酸雨，污染空氣。2023年全球二氧化碳排放量約為368億噸，其中能源活動(dòng)占比超過75%——這是我參與行業(yè)報(bào)告時(shí)看到的一組數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)我就在想：我們需要更清潔的能源。氫能為什么能成為“候選答案”？因?yàn)樗腥齻€(gè)核心優(yōu)勢：零碳屬性：氫氣燃燒的產(chǎn)物只有水（2H?+O?=2H?O），沒有二氧化碳或污染物；能量密度高：每千克氫氣的熱值約為142MJ，是汽油的2.8倍，相當(dāng)于1kg氫氣能讓一輛小轎車跑100公里以上；為什么是氫能？從能源需求說起應(yīng)用廣泛：它不僅能像天然氣一樣燃燒供熱，還能通過燃料電池發(fā)電，驅(qū)動(dòng)汽車、輪船甚至飛機(jī)，工業(yè)上還能替代煤炭用于煉鋼。舉個(gè)我親身經(jīng)歷的例子：2022年北京冬奧會期間，我參與了延慶賽區(qū)的氫能保障工作。當(dāng)時(shí)有600多輛氫燃料電池車服務(wù)賽事，這些車加一次氫只需3-5分鐘，續(xù)航超過500公里，全程沒有尾氣，只有水滴從排氣管滴落——這就是氫能的“零碳魅力”。02氫能的現(xiàn)狀：從實(shí)驗(yàn)室到生活的跨越制氫：從“灰”到“綠”的技術(shù)升級要使用氫能，首先得生產(chǎn)氫氣。目前全球每年制氫量約9000萬噸，但不同制氫方式的“清潔度”差異很大：灰氫（占比約80%）：用煤炭或天然氣制氫，會排放大量二氧化碳。比如我國的煤制氫，每生產(chǎn)1噸氫氣會排放10-12噸二氧化碳；藍(lán)氫（占比約15%）：同樣用化石能源制氫，但通過碳捕捉技術(shù)（CCUS）將二氧化碳封存，排放減少80%-90%；綠氫（占比不足5%）：通過風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電，再電解水制氫（2H?O=2H?↑+O?↑），全程零碳排放。制氫：從“灰”到“綠”的技術(shù)升級我曾在內(nèi)蒙古的一個(gè)綠氫項(xiàng)目現(xiàn)場看到：成片的光伏板將陽光轉(zhuǎn)化為電，電流通入電解槽，氣泡從水中不斷冒出——那就是氫氣。雖然綠氫目前成本較高（約30-40元/公斤，是灰氫的2-3倍），但隨著光伏、風(fēng)電成本下降和電解技術(shù)進(jìn)步，2030年有望降至20元/公斤以下。儲運(yùn)：從“高壓罐”到“固體載體”的突破氫氣是最輕的氣體（密度僅0.0899kg/m3），還容易泄漏、易燃易爆，儲運(yùn)一直是難題。目前主流技術(shù)有三種：高壓氣態(tài)儲運(yùn)：將氫氣壓縮到20-70MPa（相當(dāng)于200-700倍大氣壓），裝在鋼瓶或管束車中運(yùn)輸。北京冬奧會的氫燃料電池車，用的就是70MPa的高壓儲氫瓶，這種瓶子像“鋼鐵膠囊”，能承受相當(dāng)于深海7000米的壓力；低溫液態(tài)儲運(yùn)：將氫氣冷卻到-253℃（接近絕對零度），變成液氫（密度42kg/m3），用專用低溫槽車運(yùn)輸。美國NASA的火箭早就用液氫做燃料，我國的長征五號火箭也采用了液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)；固體儲運(yùn)：利用金屬合金（如鈦鐵合金）或有機(jī)液體（如甲苯）吸附氫氣，像“海綿吸水”一樣儲存。我參觀過日本的實(shí)驗(yàn)室，他們研發(fā)的硼氫化鈉固體儲氫材料，1升能存150克氫氣，未來可能用于家庭儲能。應(yīng)用：從“實(shí)驗(yàn)室”到“生活圈”的落地氫能的應(yīng)用正在從“示范”走向“實(shí)用”，目前最成熟的領(lǐng)域集中在交通、工業(yè)和儲能三大方向：交通領(lǐng)域：氫燃料電池車是“明星選手”。截至2023年底，全球氫燃料電池車保有量超過7萬輛，中國占比約30%。我在上海的加氫站見過物流企業(yè)的氫燃料電池重卡，這些車?yán)?0噸貨物，跑長途比傳統(tǒng)柴油車省油30%，而且噪音小很多；工業(yè)領(lǐng)域：鋼鐵、化工行業(yè)是“用氫大戶”。傳統(tǒng)煉鋼用焦炭還原鐵礦石，會排放大量二氧化碳；而用氫氣還原（H?+FeO=Fe+H?O），排放只有前者的1/10。2022年，寶武鋼鐵在湛江建成全球首條綠氫煉鋼中試線，我去參觀時(shí)，看到原本濃煙滾滾的高爐變得“安靜”了許多；應(yīng)用：從“實(shí)驗(yàn)室”到“生活圈”的落地儲能領(lǐng)域：風(fēng)光電“靠天吃飯”，多余的電可以用來制綠氫，需要時(shí)再通過燃料電池發(fā)電。2023年，河北張家口投運(yùn)了全球最大的“風(fēng)光氫儲”一體化項(xiàng)目，每年能消納棄風(fēng)棄光電量1.2億度，相當(dāng)于20萬戶家庭一年的用電量。03氫能的挑戰(zhàn)：理想與現(xiàn)實(shí)的距離氫能的挑戰(zhàn)：理想與現(xiàn)實(shí)的距離雖然氫能前景光明，但從“實(shí)驗(yàn)室”到“普及”還有幾道坎要跨。作為從業(yè)者，我常說：“氫能不是‘萬能鑰匙’，而是‘關(guān)鍵拼圖’，需要解決這些問題才能真正發(fā)揮作用?！背杀局В簭摹百F族”到“平民”的蛻變綠氫的高成本是最大障礙。以電解水制氫為例，電費(fèi)占成本的60%-70%。我國西北地區(qū)風(fēng)電、光伏電價(jià)已降至0.2元/度以下，但電解槽的效率（目前約70%-80%）和壽命（5-10年）仍需提升。我曾算過一筆賬：如果電解槽效率提到90%，壽命延長到15年，綠氫成本能降15%-20%。儲運(yùn)之難：從“安全”到“高效”的平衡高壓儲氫瓶雖然安全，但重量大（70MPa儲氫瓶自重是儲氫量的10倍以上），影響車輛載重；液氫儲運(yùn)需要極低溫，能耗占比高達(dá)30%（運(yùn)輸1噸液氫，200公斤氫氣會被“凍沒”）；固體儲運(yùn)技術(shù)雖好，但材料成本高（部分合金價(jià)格是黃金的1/3），離大規(guī)模應(yīng)用還有距離。設(shè)施之缺：從“點(diǎn)”到“網(wǎng)”的建設(shè)截至2023年底，全球加氫站僅約800座（中國占200余座），而加油站有1200萬座。加氫站建設(shè)成本高（單站約1500萬元，是充電站的5倍），且需要符合嚴(yán)格的安全規(guī)范。我在參與某城市加氫站規(guī)劃時(shí)，光是選址就開了10多次論證會——既要靠近工業(yè)區(qū)，又要遠(yuǎn)離居民區(qū)，還要考慮交通便利，難度不亞于“給老虎選棲息地”。安全之慮：從“認(rèn)知”到“防護(hù)”的提升氫氣易燃易爆（爆炸極限4%-75%），但它的擴(kuò)散速度是天然氣的3.8倍，泄漏后很快會飄散，反而比汽油更安全。不過公眾對氫能的“恐懼”仍需化解。我曾在社區(qū)做科普，一位奶奶拉著我的手說：“氫氣罐會不會像氣球一樣‘砰’地炸了？”后來我們用實(shí)驗(yàn)演示：同樣體積的氫氣和汽油蒸汽，氫氣燃燒更劇烈但持續(xù)時(shí)間短，而汽油燃燒會引發(fā)持續(xù)火災(zāi)——這讓大家明白：只要規(guī)范操作，氫能是可控的。04氫能的前景：屬于你們的“能源未來”氫能的前景：屬于你們的“能源未來”盡管挑戰(zhàn)重重，但全球?qū)淠艿耐度霃奈赐Ｖ埂?023年，中國發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，明確2025年綠氫產(chǎn)量達(dá)10-20萬噸，氫燃料電池車保有量5萬輛；歐盟推出“REPowerEU”計(jì)劃，2030年綠氫產(chǎn)能將達(dá)2000萬噸；美國通過《通脹削減法案》，對綠氫生產(chǎn)給予每公斤3美元補(bǔ)貼——這些政策就像“加速器”，推動(dòng)氫能從“實(shí)驗(yàn)室”走向“生活”。技術(shù)突破：從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越我國在氫能領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)“從0到1”的突破：電解槽：國產(chǎn)堿性電解槽單槽制氫量從100標(biāo)方/小時(shí)提升到2000標(biāo)方/小時(shí)，成本下降50%；燃料電池：自主研發(fā)的質(zhì)子交換膜燃料電池，功率密度達(dá)3.1kW/L（接近國際頂尖水平）；儲氫材料：中科院研發(fā)的新型鎂基儲氫材料，儲氫量達(dá)7.6wt%（是傳統(tǒng)材料的2倍）。我曾參與一個(gè)校企合作項(xiàng)目，和高校學(xué)生一起改進(jìn)燃料電池的催化劑。當(dāng)我們用更便宜的碳基材料替代鉑（成本占比40%），測試時(shí)看到電壓穩(wěn)定上升的那一刻，真的像看著自己的孩子學(xué)會了走路——這就是科技進(jìn)步的魅力。場景拓展：從“單一”到“多元”的融合未來的氫能應(yīng)用會更“接地氣”：交通：除了汽車，氫燃料電池火車、輪船、無人機(jī)正在測試。2023年，德國推出全球首列氫燃料電池火車“CoradiaiLint”，在無電氣化鐵路上運(yùn)行，噪音比柴油火車低20分貝；民生：日本的“ENE-FARM”家庭氫燃料電池系統(tǒng)，能同時(shí)供電和供熱，效率達(dá)90%（傳統(tǒng)火電僅30%-40%）；農(nóng)業(yè)：荷蘭的“綠氫農(nóng)場”用風(fēng)電制氫，氫氣用于溫室大棚供熱，二氧化碳被捕捉后用于植物光合作用——這是“零碳循環(huán)”的生動(dòng)實(shí)踐。未來展望：從“能源”到“生態(tài)”的構(gòu)建到2035年，氫能可能融入我們生活的每一個(gè)角落：早上起床，家里的氫燃料電池系統(tǒng)已燒好熱水；上班開氫燃料電池車，順路在加氫站補(bǔ)能（那時(shí)加氫站可能和充電站、加油站“三合一”）；工廠里，綠氫替代煤炭煉鋼，天空更藍(lán)；農(nóng)村的秸稈、垃圾通過氣化制氫，既處理了廢棄物，又提供了能源——這不是科幻，而是正在發(fā)生的未來。05總結(jié)：氫能，屬于你們的“綠色承諾”總結(jié)：氫能，屬于你們的“綠色承諾”同學(xué)們，我今天站在這里，不僅是分享氫能的知識，更是想傳遞一種信念：能源的未來，掌握在你們手中。我小時(shí)候?qū)W科學(xué)，最期待的就是“改變世界”；現(xiàn)在的你們，有機(jī)會見證甚至參與氫能從“未來能源”變?yōu)椤爸髁髂茉础钡娜^程?；仡櫧裉斓膬?nèi)容：我們從能源困境引出氫能的優(yōu)勢，了