时间:2021年09月15日 来源:百道学习“天天听好书”
大家好!这里是天天听好书。今天我们要讲的是上海科技教育出版社2021年06月出版的《碳中和:全球变暖引发的时尚革命》。

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作者沈亚东是著名科普作家。碳达峰、碳中和的“中国30·60”行动,有力地推动了全人类共同应对全球变暖的历史进程,吹响了新一轮全球化的号角,正在引发一场广泛而深刻的社会变革。从衣食住行到影视作品,从生命科学到人工智能,从江南小镇到青藏高原都将受到影响。本书从生活篇、环境篇、生命篇等多个维度,向读者讲述了全球变暖引发的时尚故事。无论是领导企业转型升级,还是谋划个人职业生涯,本书都可以给您带来启发与思考。
全书共36章。这里要讲的内容来自第4章“电氢社会的‘声音’和‘颜色’”,讲述了氢能的特点和发展现状。那么,作为一种新能源,氢能有什么特点?又有什么样的发展前景?这就是本章的内容。
一百多年来,汽车实现了人类自由移动的梦想,改变了人们的生活方式,而百年汽车的技术变迁,更是波澜壮阔。1769 年,法国人古诺发明了第一辆蒸汽汽车。1834 年,苏格兰人安德森发明了第一辆电动汽车。电动汽车噪声小、没有排放、启动加速性能好、受寒冷气候影响小,因此,在20世纪初很快流行起来,在汽车保有量中占到了三分之一。
但是,随着交通基础设备的完善,特别是两次世界大战对汽车机动能力的要求,20世纪30年代之后,民用电动汽车暂时退出了历史舞台。第二次世界大战后,为了应对由汽车引起的石油资源消耗、环境污染严重等问题,特别是为了应对气候变化,电动汽车又开始起死回生,出现了特斯拉、比亚迪等一批代表性的企业。
电动汽车产业链长,涉及上游的锂镍钴等材料、中游的电池生产、下游的整车制造及运营。2019年3月22日,上海证券交易所官网公布了第一批科创板IPO企业名单,共有9家企业榜上有名,涵盖锂电池、医药、半导体等科技创新领域。电动汽车产业链公司占据3席,都和锂电池紧密相关:一家公司从事锂离子电池正极材料的研究与制造,主要开展三元正极材料及其前驱体的研发、生产和销售;一家公司的主营产品是碳纳米管等纳米级碳材料,碳纳米管是动力锂电池的主流导电剂;另一家公司专业从事锂电设备、汽车、精密电子等领域的高新技术设备制造,锂电池智能制造是其主要收入来源。
2018年,中国新能源汽车的产销分别完成了127 万辆和125. 6 万辆,连续多年位居世界第一,但在近3000万辆的汽车产销量中仍然只是一个小角色。不过,新能源汽车行业分析员认为,2018年是电动汽车的拐点,原因之一是电动汽车正在从政策驱动走向市场驱动。政策驱动下的主流电动汽车价格,往往在15万元以上或者 5 万元以下,而现在爆款的电动汽车价格大约在10万元左右,和汽油车的爆款车型相当。价格定位是老百姓买车的第一考虑,电动汽车爆款车型的大众化,标志着电动汽车真正走向大众时代。
现在,汽车产业的下一个风口成为人们关注的焦点,有人把目光瞄向了氢能源汽车。氢能是一种绿色、高效的二次能源,既可以利用传统的化石能源制取,也可以利用风能、太阳能等可再生能源,采用电解水的方式制取。氢燃料的热值高,是液化天然气的2.5倍,也是汽油的3倍。电解水是可逆反应,氢气和氧气,可以在催化剂的作用下,通过燃料电池转化为水,同时产生电能,释放热量。试想一下,当你坐在氢燃料电池车上,一边享受着氢能动力,一边喝着燃料电池排出的干净的水,是不是很酷爽呢?其实,太空舱里的宇航员,就是这么解决喝水问题的!
目前,除了成本较高外,氢能的硬伤是容易爆炸。氢气的爆炸极限是体积占比的4.0%—75. 6%,意思是说,如果氢气在空气中的体积占比在4.0%—75. 6%时,遇火源就会爆炸;而当氢气体积占比小于4.0%或大于75. 6%时,即使遇到火源,也不会爆炸。但是氢气无色、无味,泄漏时很难被发现。
一位电厂的化学专家谈到电动汽车与氢能源的安全性时说,如果电动汽车的电池爆炸,大家会认为是意外;但如果是氢气爆炸,大家会觉得不是很意外。其实,只要设备先进、操作规范、管理到位,安全是可以保障的,像火电厂通常采用氢循环冷却的发电机,一直是电厂自己产氢,很少发生事故。
目前,欧洲、美国和日本等发达地区及国家,已经开发出多款氢燃料电池汽车,并配套建设加氢站。2017年,宝马、奔驰、通用等公司都开始发售氢燃料电池汽车;日本在氢燃料电池领域的专利已超过1500件。
2011年以来,我国政府相关部门开始推动氢能产业发展,其中包括氢燃料电池和相关产业,但是,目前国内在燃料电池技术发展、氢能产业装备制造等方面相对滞后。2018年2月,跨学科、跨行业、跨部门的中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟在北京成立,统筹推动制氢、储运氢和加氢方面的基础设施,促进全产业链的技术突破与产业应用。
在浙江宁波开发新能源小镇时,一家新能源公司正在全国进行加氢站的选址,提出可以考虑在当地进行加氢站的布局。但是,经过深入调研论证后,他们放弃了在当地建设加氢站的设想,因为当地已经投巨资建设了一座电动汽车工厂,当地政府对建设氢能基础设施不感兴趣。
其实,电和氢同属二次能源。从短期看,由于不同地区人口密度和环境容量的差别,在大城市,无论是使用电动汽车还是氢能汽车,都是将生产过程中造成的污染进行了转移。显然,根本的解决方案是要实现电能和氢能在生产过程乃至全产业链的清洁低碳。
在2018年的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》中,把制氢技术分为热化学法、工业副产氢提纯制氢、水电解制氢、太阳能光催化分解水制氢和生物制氢。其中,热化学法是指以煤、天然气、甲醇、生物质等为原料,经过气化、裂解或者部分氧化等热化学反应,再经过净化、一氧化碳变换、提纯等生产过程,获得一定纯度的氢气。太阳能光催化分解水制氢,是通过光催化剂粉末或电极,吸收太阳能产生的光生载流子,继而将水分解成氢气和氧气,目前尚处于研究和试验阶段。生物制氢是以生物质、有机废水等为原料,通过微生物新陈代谢产生氢气,目前仍处于研发和示范阶段。
在全球变暖的背景下,有人把氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢。如果氢能的产生过程不产生二氧化碳,比如用可再生能源制氢,就是绿氢;如果氢能由化石能源产生,需要排出大量二氧化碳,就是灰氢;如果把排出的二氧化碳进行捕捉、封存和利用,就变成蓝氢了!目前,灰氢的造价远低于蓝氢和绿氢,但是,如果把灰氢用在氢燃料电池车上,还需要进行氢气精准提纯。
本质上讲,不同能源之间的竞争都是全产业链的竞争。随着氢能下游产业链的成熟和绿氢、蓝氢的成本下降,绿氢、蓝氢会逐步走向大规模应用。
在2022年北京冬奥会绿色行动计划中,所有场馆都将实现 100%的清洁能源供电。那么,为冬奥会服务的电动汽车和氢能源汽车,又会是什么“颜色”呢?据报道,2020年9月,具有中国自主知识产权的“氢腾”燃料电池产品,步入产业化推广阶段,2022年预计给北京冬奥会提供1000辆氢能公交车。
总之,氢能是一种绿色、高效的二次能源,热值高,可以通过电解水方式制取。氢能燃料的缺点是成本高,而且容易爆炸。随着低碳制氢技术的成熟和成本的下降,氢能将逐步走向大规模应用。
好了!想了解更多内容,请打开《碳中和:全球变暖引发的时尚革命》。感谢你天天听好书,我们明天见!
《碳中和——全球变暖引发的时尚革命》
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出版社:上海科技教育出版社
作者:沈亚东
出版时间:2021年06月
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