全球氢能源研发及相关政策调查报告

全球氢能研发及相关政策调查报告　

来源：８６３电动汽车重大科技专项办公室 ２００４年４月　

０　背景　

对氢能源的实际应用可以追溯到２００年前，当时应用氢能源仅是个新奇的想法（Ｄｕｎｎ，２００１），因为从二十世纪九十年代中期开始，许多问题集中地出现，这些因素包括持续加重的城市空气污染、对低排放或零排放车辆的需求、减少石油进口、全球气候变暖和可再生能源的需要。这些考虑不仅仅局限于一个国家或地区，对人类来说，氢储量丰富、而且及易获得，是理想的能源载体（Rifkin, 2002; 2003;Gummer and Head, 2003）。实际上，许多国家之间已经　开始了健康的竞争，如冰岛、中国、德国、日本和美国等在２１世纪使氢能源车辆商业化方面的竞争。当氢能源在其他领域的应用成为现实（如加热、烹饪、发电、航天器、火箭、火车头）的时候，其在轿车、卡车、客车、摩托车和轮船上的应用受到了广泛的关注。　

由于氢能源在自然界很丰富，所以最近几十年里氢一直是有机化学工业的很重要的原料，特别是在石化部门（例如把石油或天然气精练成石油、可燃油、甲醇、塑料、肥料、工业制冷、养料氢化等等）。美国每年大约生产９００万吨氢，在全世界其产值大约达到５０００万吨，天然气重整是目前生产氢的最主要方法也是最便宜的方法（美国能源部，２００２：Ｌｏｖｉｎｓ，２００３，ｐ．３）。氢气普遍存在的可用性和不易挥发性（除非直接用明火点燃，但要生成氮氧化物）使它从工业化生产直接转变到能源。氢在机动车上的应用有好几种存储方式，究竟哪一种存储方式更好，目前还没有达成一致。诸如：日本丰田汽车采用的是压缩氢或金属氢化物，德国宝马采用的是低温液体，美国多用甲醇、汽油、柴油机或固态存储。汽车公司考虑的另一点是，针对氢燃料处理器是否进行车辆改造。无论选择哪一种氢的存储，但采用燃料电池还是内燃烧机（ＩＣＥ）来发动车辆还是两种都采用还不清楚。虽然氢燃料电池比内燃机更高效更清洁，但是氢燃料电池比较重，目前比较昂贵。　

使用氢燃料主要的优点之一是排放的二氧化碳为零，因此对能源来源和转化技术评估显得尤为重要。我们可以通过从原油或生物材料（包括城市的固体废物或叫ＭＳＷ）里提取氢原子，或者通过用化石燃料或游离碳能源发电来电解水获得氢。后者一般比较昂贵，很少被使用。不仅如此，采用混合电流能量电解氢将产生低效、碳基能源产物，这将增加二氧化碳的排放。在不久的将来，除了在那些

水电资源特别丰富的国家外，例如：冰岛、挪威、瑞典、巴西和加拿大或者那些低消费、非高峰能源容易获得的国家（Ｄｕｎｎ，２００１；Ｇｕｍｍｅｒ　ａｎｄ　Ｈｅａｄ，２００３），从天然气、甲醇、石油或ＭＳＷ中提取氢将是最廉价的一种选择。尽管有二氧化碳排放治理和扣押成本，在大多数地方从原油中提取氢比电解水制氢要便宜很多（Ｏｇｄｅｎ　ｅｔ　ａｌ，２００４）。　

对于气候的变化和石油进口依靠的国际化关注的加大，导致了氢能源市场生存能力示范工程的竞争。当日本成为第一个拿出２亿美金支持有关氢的世界能量网络工程（１９９３－２００２），证明日本对此事的严肃和认真态度，随后寻求建立氢经济的国家不断增多。通常能源转换需要数十年时间，所以政府、跨国公司和民间组织对加速氢能源转变将起到重要的作用。要实现氢经济，仍存在许多相关的问题，例如，集中还是分散生产氢；氢汽车的研究、发展和市场问题；改进燃料电池技术问题］；基础设施（燃料运输和加油站）方面问题等等。氢能源的商业化和市场突破，依赖于这些复杂的因素的相互影响程度，以及成本、功率、能量存储密度和车辆的成本、性能、行驶范围、安全等。而且，如果世界某一部分地区氢能源和燃料电池发展得到突破将不可避免的影响全球经济的进程。　

本文调查了氢能源经济建立的有关国际研发、商业化和政策扶持等方面的具体行动。在下面两个部分，不仅介绍了私人公司在这个领域的努力，而且还重点介绍了部分国家的和多国政府参与的计划项目。本文还重点介绍了氢存储、燃料供给、使用燃料电池和ＩＣＥ的比较等问题。然后本文将总结一些具有里程碑意义的事件以及这个新兴产业的目标和项目进程表。这些日期和产品水平代表着这种转变的进程，最后这篇文章展望了氢能量经济的前景。　

１　民间研发以及商业化成果　

（１）　汽车公司　

所有美国、欧洲和日本的大汽车公司和部分小公司都有正在进行的发展氢燃料汽车的项目。民间用于氢能源研发的花费远多于政府的投资。除了著名的宝马、福特和马自达以外，大多汽车公司的项目要求使用燃料电池。很难说哪个公司将会赢得这场商业化比赛，虽然宝马、戴－克、丰田和本田似乎走在最前面，但是通用公司发展也很快。１９６０，宝马有了氢燃料原型汽车，他们现在的氢燃料汽车采用液氢，可运行２１７．５英里。本田和丰田公司在２００２末和２００３出租了一些氢燃料电池的车辆给加利福利亚，以期能率先进入利润高的美国零售市场。丰田使用的是密歇根州一个公司的能量转换器（ＥＣＤ），将以前的汽油—电混合动力车辆转换成用氢汽车，它能运行１３０英里。其它汽车公司期望于２００４开展租借计划

（ＨＦＣＬＶ，２００２）。２００４年，在欧洲、美国、日本和新加坡等国家使用的克莱斯勒公司的车辆超过１００辆。这些车辆包括使用压缩气态氢的小汽车、城市公交和有篷货车，行驶里程达到９５－１２５英里（Ｂａｋ，２００３ａ）。汽车制造商已经投资了持续投资１０亿美元用于研发和示范其新型电动汽车（ＮＥＣＡＲ），计划在未来十年再投入１０亿美元。他们期望于２００５年开始销售燃料电池汽车，２０１０年产量达到１０００００辆（Ｖａｉｔｈｅｅｓｗａｒａｎ，２００３，ｐｐ．１５，２３７－３９）。　

２００３年末，Ａｎｕｎｕ公司将销售氢燃料电池／电池混合动力发动机驱动的皮卡车，其价格将低于１０万美元。这种卡车的行程仅仅只有６０英里。通用计划大量生产形式里程为２００英里的燃料电池汽车ＡＵＴＯｎｏｍｙ，这种原型车部件较少，将降低其生产成本。ＧＭ和Ｄｏｗ化学公司合作，在得克萨斯州的化学工厂里，示范和降低燃料电池技术的成本。福特计划于２００４在加利福尼亚、密歇根州和佛罗里达将其福特焦点燃料电池混合动力车投入市场。这些市场计划，使我们看到了对氢燃料传输的基础设施（如蒸汽厂或甲烷重整或燃料站的电解剂）的需求，其消耗也不容忽视。　

（２）能源公司　

ＢＰ和荷兰壳牌签署协议开展氢能源研发和革新技术项目研究。１９９８和１９９９年，ｓｈｅｌｌ和ＢＰ针对氢能源各自建立了不同的商业计划。他们都主张改革能源的发展和减少温室气体排放。ＣｈｅｖｒｏｎＴｅｘａｃｏ（尽管他从属于ＥＣＤ　Ｏｖｏｎｉｃｓ）和ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ都有氢能源研究项目，尽管后者不热衷于减少温室气体排放。　

当ＢＰ广泛参与世界各地氢能源的工程时，Ｓｈｅｌｌ计划到２００６投资超过１０亿美元用于氢能源研究和发展以及商业化活动，他们认为那时氢汽车市场即将开始。开放加氢站和氢公路是能源公司使氢投入使用的进一步活动标准。如表１所示，大多数加氢站位于美国、东欧和日本。除了主要的石油公司，Ｓｔｕａｒｔ能源公司、林德、空气产品和化学公司都广泛的参与零售。在欧洲，几个著名的计划正在进行，特别是冰岛和欧盟分别计划于１９９９和２００２年实现氢经济（Ａｒｎａｓｏｎ和Ｓｉｇｆｕｓｓｏｎ，２０００；Ｒｉｆｋｉｎ，２００３）。电解系统相对直接使用氢的成本更高，这种技术适合小规模生产，也可以通过使用非高峰电能降低成本（Ｖａｉｔｈｅｅｓｗａｒａｎ，２００３，ｐｐ．２５１）。　

表１　世界加氢站，２００４年　

国家（地区）　数量　公司　技术　

美国　２４　Air Products and Chemicals；

Stuart Energy；壳牌； Teledyne

Energy

气态和液态氢设备；天然气

中制氢；太阳能电解水　

加拿大　３　Ｓｔｕａｒｔ　Ｅｎｅｒｇｙ　水动力电解；气态氢　墨西哥　１　ＮＡ　ＮＡ　

巴西　１　ＮＡ　ＮＡ　

德国　１５　林德；　ＧＨＷ；　ＢＰ　天然气中氢；风和太阳能－

电解　

瑞典　２　ＢＰ；Ｓｔｕａｒｔ　Ｅｎｅｒｇｙ　水动力电解　

挪威　１　Ｎｏｒｓｋ　Ｈｙｄｒｏ　电解　

冰岛　１　Ｒｏｙａｌ　Ｄｕｔｃｈ　Ｓｈｅｌｌ　地热和电解水　

丹麦　１　林德　液氢　

西班牙　２　ＢＰ；ＩＭＥＴ　多能源电解；天然气制氢　葡萄牙　２　ＢＰ；Ａｒｌｉｑｕｉｄｏ　Ｌｉｑｕｉｄ　利用原油生产氢　

意大利　２　ＡＥＭ；ＳＯＬ　电解水；液氢　

比利时　２　Ｍｅｓｓｅｒ　Ｇｒｉｅｓｈｅｉｍ；ＮｅｘＢｅｎ　

Ｆｕｅｌｉｎｇ　

液氢　

卢森堡　１　壳牌；　Ａｉｒ　Ｌｉｑｕｉｄｅ　气态氢　

荷兰　１　ＩＭＥＴ；林德　可再生能源电解　英国　１　ＢＰ　利用原油制氢　埃及　１　ＮＡ　ＮＡ　

日本　１２　林德；Ｓｅｎｊｕ　电解水；石油、汽油和甲醇

重整　

中国　２　Ｂｒｉｔｉｓｈ　Ｏｘｙｇｅｎ　天然气制氢　台湾　１　Ｚｔｅｋ　Ｃｏｒｐ．　天然气制氢　

韩国　１　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　

Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ；　Ｄｏｏｊｉｎ　

气态氢　

新加坡　１　Ａｉｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＮＡ　印度　１　ＮＡ ＮＡ　

澳大利亚　２　ＢＰ　石油，汽油，太阳能制气态

氢　

来源：https://www.360docs.net/doc/c410180880.html,（2004－3－29）　

（３）燃料电池公司　

虽然燃料电池（燃料电池堆技术）很昂贵而且没必要在汽车上使用氢，但是其正接受实际应用的考察。这是因为燃料电池５５－６０％的能量用于将氢和氧转化成低电压直流电，这大约是ＩＣＥ效率的三倍。实验测试表明燃料电池有８５％或更高的潜在效率，当采用效率为８０％的电动机时，燃料电池系统的效率将是直接使用氢的ＩＣＥ的三倍多（Ｒｉｓｔｉｎｅｎ和Ｋｒａｕｓｈａａｒ，１９９９，ｐ．２６６）。在超过６种燃料电池技术中，人们关注较多的是质子交换隔膜（ＰＥＭ）燃料电池，它用碳氟化物离子在Ｎａｆｉｏｎ类型的电解液中与聚合隔膜进行能量交换。这些燃料电池的优点是快速启动性、高能量密度和较大的耐久性。ＰＥＭ电池需要在５０－８０摄氏度下反应，根据车辆需要改变其功率输出。其它的研究热衷于可替代技术如使用在航天飞机上的碱性燃料电池，但汽车领域对此不太感兴趣（Ｈｏｆｆｍａｎｎ，２００２，ｐｐ．１３７，１５６）。　

除了热衷于燃料电池领域的一些汽车和石油公司外，全世界大概有１００多个燃料电池制造商。主要有：ＵＴＣ燃料电池、巴拉德、Ｐａｌｃａｎ燃料电池、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ、Ａｓａｈｉ化学制品、Ｈ２Ｇｅｎ改革、Ｐｌｕｇ能量、ＸＣＥＬＬＳＩＳ和Ｎｕｖｅｒｏ燃料电池等公司。巴拉德投资１０亿美元与克莱斯勒和福特合作１０年，预计到２０１３年其氢燃料汽车将商业化并实现赢利（Ｒｉｆｋｉｎ，　２００２，ｐ．２０７）。因此，该公司的计划和商业前

景与其主要顾客紧密联系在一起。　

２　国家和跨国研发计划及政策扶持情况　

（1）美国和加拿大

在北美，政府对氢能源的关注可追溯到1973年的石油危机，那时，国际氢能源协会成立了，并在迈阿密海滨举行了有关该主题的第一次国际会议。能源研究发展局（ERDA）支持的氢能源研究，是已失败的能源自己自足计划的一部分，但是在20世纪70年代每年投入的资金也没超过2400万美元，比西欧国家投入该项目的资金少许多（Rifkin,2002,p183）。美国政府支持氢能源研究在20世纪80年代呈下降趋势；直到20世纪90年代，随着人们正在日益关注全球性的气候变化和石油进口的依赖性，对氢能源研究才得以继续。

美国能源部并不是把所有的精力都用于氢研究。但在短时期内，可再生能源的应用被人们所忽视。例如，在美国国家氢能源规划中，假设90%的氢是从原油中提取的，而剩下的10%则用核能电解（DOE，2002年）。事实上，DOE一直致力于研究从煤、天然气、核能中提取燃料等级氢的突破技术。因此，氢计划得到石油能源及核能源办公室、科学技术办公室和能源效率和可再生能源办公室的支持。后来，在2002年建立了一个新办公室，整合了上述部门和活动：氢、燃料电池和基础设施技术规划办公室。他们提出了一个令人注目的计划称为FreedomCAR和燃料动议。布什总统在2003年政府工作报告中提议政府向该计划提供17亿美元的资金，用来支持从2002年到2007年的燃料开发工作（2004年财政年度共计31800万美元）。在3200万的氢生成研究资金中，其中的1700万美元用来研究利用可再生资源制氢（Hoffmann, 2003）。这个项目的目标是降低氢能源的生产成本、研制出高效的氢储存装置和人们能买得起的氢燃料电池。

美国国家研究理事会发表了一份临时性报告，报告中评价了氢能源技术以及DOE的研究、发展和研发政策的现状和费用使用情况（NRC，2000年，Appendix B）。该委员会对未来氢生产和使用的方案和策略给出了四点临时（过渡）建议：

1.成立一个独立的工程体系和分析工作组，以便评估各种技术方案的效果。

2.基础和探索性的研究应在预算上得到更多的重视。

3.保证安全

4.民间的知识和技能应继续被发挥优势，能源部的科学办公室应更多的融入

到氢项目计划中来。

NCR的报告中得出结论是能源部的一些氢经济发展目标不切实际，比如到2020年（NRC，2004）大量生产氢气汽车。这样，在这个时间框架下，他们对氢经济改善石油进口和CO2排放水平的任何实际意义持悲观的态度。

但是，为了在这个新能源和汽车技术中处于领导地位，有几个州政府已经制订了它们自己的氢能源计划，他们是加利福尼亚州、密歇根州、俄亥俄州和夏威夷州。加得福尼亚燃料电池合伙企业是一个公私合营的企业，建在萨克拉门托，于1999年的四月开始运营，该企业主要业务包括汽车制造、能源供应、燃料电池生产以及加州和联邦的代理事务。它的目标是示范氢燃料电池汽车技术和代用燃料基础设施及加油站，从而探索出氢能源商业化的途径及增强公众对氢能源的认识。加利福尼亚大气资源局要求2003年售出新车的10%是零排放汽车，这给燃料电池公司带来了一定程度的鼓励。但因为汽车制造商们的官司问题，这个计划不得不延期进行。加州现在有几辆氢燃料车进行公共示范，而且到目前为止加州在国内有最多的燃料加油站。该加利福尼亚燃料电池公司计划在以后的几年中陆续投放300辆燃料电池轿车和公共汽车，该计划主要针对洛杉矶的繁华区域和圣弗朗西斯科—萨克拉门托地区。

密歇根州在2002年4月宣布其计划，称为“NextEnergy”计划。密歇根州的计划与加利福尼亚相似，它在底特律建立了一个下一代能源区域，该区域被规划为一个复兴区域(免税区,基于产生工作上的税收打折区），以希望吸引来自世界各地前沿的氢研发公司。进一步降税可使个人和公共机构能够购买在该州发明的一些氢能源技术（Rifkin,2002,pp.213-14）。密歇根州的计划公布前，俄亥俄州宣布了其投资一亿美元用三年时间研发氢燃料电池的计划。2000年，夏威夷州制定同样的了一个小型的氢能源计划，夏威夷州的计划目标是在该州发展氢燃料和用于出口，他们主要通过太阳能、风能、地热能，也可能是甲烷氢氧化物提取氢。密歇根州和俄亥俄州的计划更可能是通过原油提取氢。

加拿大是发展氢能源和燃料电池技术最积极的国家之一，他们在该领域几个方面处于领导的地位。加拿大工业部是其两个主管政府机构之一，它和加拿大自然资源部一起制定了一个技术合作计划，以加速氢技术的发展、商业化和早期使用。在2003年，财政部宣布提供2.15亿加元来支持该计划，目的在于改善空气质量和降低温室气体排放。联邦政府指定8500万加元用于研发及氢经济成果化，计划的前期工作早已进行。大约6000万加元用于补贴支持示范工程的氢燃料车辆使用者。至少5000万加元是用于合作，包括在多伦多成立加拿大燃料电池工业协会。其努力方向与加拿大可持续发展协调一致。其他2000万加元用于奖励加强性能和降低成本的杰出创新者（Anonymous, 2003a）。虽然在能源供给方面

还不太明确，但加拿大廉价的水电将给部分省带来方便。

（2）巴西

巴西在发展可替代能源方面有浓厚的兴趣，至今已有30年的历史了。在1973年的国际石油危机后，巴西于1975年制定了国家酒精计划。这带来了全世界范围内大规模发展酒精燃料，特别是车用乙醇水合物和酒精-汽油混合燃料，它们主要由甘蔗发酵得到的，其酒精燃料每年总产量超过了30亿加仑（Solomon,2004）。由于这个体系仅把原始能量的33%转化乙醇燃料，所以研究可替代技术提高生产率是很重要的。选择之一是把生物原料转换成氢，巴西正在对此项技术进行研究（Kheshgi et al.,2000）。

巴西高度依赖于可再生能源(主要是水电和生物燃料)，这是氢能源生产的基础。有人提议用光电池电解生产氢（de Lima and V eziroglu,2001）。在巴西，使用低成本大规模生产的水电生产氢的成本是用原油生产氢的一半。现在每年生产50万吨工业用氢，然而这方面巴西处于起步阶段。在全球环境设施协会的帮助下，科技部建立了一个燃料电池计划，，从2001年末开始有8辆氢燃料电池公共汽车进行示范。到2006年将有200辆使用压缩氢的燃料电池公共汽车运行，这些氢采用非高峰水电电解得来（Schettino,2002）。

(3)爱尔兰和挪威

爱尔兰和挪威是对过渡到氢经济投入极大关注的两个北欧国家。在1999年的2月，爱尔兰宣布其目标是到2030年把它的经济变成氢能源经济，引起了世界的关注。爱尔兰仅有居民28万，无原油资源，但爱尔兰有丰富的水电能和地热能，可满足58%能源需求和将近100%的电力需求（Arnason and Sigfusson,2000）。爱尔兰的电很便宜，因此爱尔兰希望研究出可更新的电解氢，以用于交通运输。

爱尔兰新能源公司（其前身是爱尔兰氢燃料电池公司）正在开发代用燃料汽车：氢动力车、燃料电池公交车，甲醇燃料电池汽车以及氢动力燃料电池汽车。从1999年它们就开始与克莱斯勒、Royal Dutch Shell和Norsk Hydro等公司合作。计划的第一阶段是从2002年开始，耗资800万美元在首都Reykjavik试验三辆公共汽车。第二阶段将逐步将首都甚至其他地区的所有公交车进行换代，这将耗资5000万美元。计划的第三阶段将车载重整器的甲烷燃料电池汽车作为过渡（因为氢设施建设仍需要10年时间），最终转化成氢动力汽车。甲烷可以从铝和金属冶炼厂中释放的碳中获得。这个计划将爱尔兰的大量捕鱼船变为用甲烷燃料电池驱动。最后阶段，是到2030年把全部的机动车和渔船的动力改为用氢动力燃料

电池（Dunn,2000）。

挪威接近100%可更新电能来自其丰富的水电，与爱尔兰不同的是，它拥有着丰富的天然气资源和产品，但其汽车昂贵、汽油、柴油税赋沉重。这些使得挪威非常适合转变为利用氢能源。2003年挪威国会设置了国家氢能源委员会，其任务是于2004年6月制定并提交国家实施氢能源计划的目标与时间表。与此同时，在Stavanger和Oslo之间修建了一条长500公里的使用氢能源的公路，沿途设新型燃料供给站。（Bak,2003b）

（4）欧盟

在欧洲大陆，虽然德国有着最先进的氢能源计划，但是最重要的地区政策者是欧盟。2003年，欧盟发布了一份关于氢发展构想的报告和行动计划（EC，2003）。报告中指出转变到氢经济还需要很长的过渡期，爱尔兰和日本是最早提出这种观点的国家。2002年10月，由负责能源运输的欧盟副主席和研究专员共同组成了一个高水平专家组（HLG），主要评价氢和燃料电池对西欧可得、可持续资源系统的潜在的贡献。HLG的成员由EC大的能源、汽车和研究机构等的代表组成。这篇报告指出传统的原油和核能可以用来生产氢能源，但在前面阶段需要回收碳。

这篇报告提出创立欧洲氢燃料电池合作组织，该组织由一个顾问委员会负责管理。出于计划考虑，为了设置技术目标和设定欧洲氢燃料电池技术发展方向，该报告也建议起草一个研究议程和研究次序先后的规划。这些提议依据是保证未来能源的可持续发展（包括可持续性和引起全球气候变化）。此外，这项议案计划采用多种能源，可避免过分依赖中东石油进口。

最终研究报告指出可再生能源在氢能源生产中占重要地位，连同核能。但在短期内，脱碳原油燃料制氢将仍是生产氢的主要方式。

草案指出，相比传统能量转换来说，氢电池比传统能量更清洁、更高效。报告中的主要问题是集中在能源载体的清洁，而不是燃料使用方面的清洁（氢，能源）。报告提及了在欧盟成员国中现有的氢和燃料电池计划。此外，报告也呼吁建立几个优秀鉴定机构，它们负责评价研究、制定知识产权标准等。欧共体在今后的四年中给予氢能源和燃料电池的财政拨款为20亿美元，可和美国能源部五年内17亿相抗衡。最后，报告强烈呼吁为公众提供财政扶持，因为目前氢/燃料电池转换技术是无法和传统的燃料技术相竞争的。

最初的发展目标是，到2010年，用天然气生产氢然后用于燃料电池发电。30辆燃料电池公共汽车已在大型欧洲城市运营。然而，HLG认为在成员国中仅

5%的新车和总车数中的2%可在2020年以氢为燃料（EC，2003）。到2030-2040年之间市场份额将更大（表格2）。从2020年到2050年可再生能源和高级核能认为是提取氢的主要资源。即使在遥远的未来，EC预测来自原油的脱碳氢生产将占有重要地位。因而，驾驶员对可再生资源车辆的需求超过其他车辆，这使正在德国、西班牙、英国、意大利和欧盟的其他地区试点的风能和太阳能产量受到一定的影响（Solomon，2004）。此外，在西欧有几个刚建立的加氢站，他们采用可再生能源生产氢，例如水电、地热能、太阳能和风能（见表1）。

表２　欧盟氢燃料电池汽车水平预测　

年份　２０２０　２０３０　２０４０　不含ＣＨ燃料新汽车占新车的百分比　５　２５　３５　

不含ＣＨ燃料汽车占全部汽车的百分比　２　１５　３２　

来源：欧盟，２００３　

（5）日本和韩国

在发展氢经济方面，日本是最重要的参与者，它不但从事研究开发而且还制定了生产计划。日本在这方面的领导角色是由以下几个原因促成的：政府在京都议定书签订时许诺到2010年降低6%的温室气体排放，用于运输的石油决大部分依赖于进口，日本出于它的形象和经济考虑，需要保持在新技术方面高科技超级大国的地位。

1993年世界能源网络（WE-NET）启动，建立起了世界范围的可再生能源生产、运输的交流平台。世界能源网络在2002年完成，可结合政府—学术—工业部门，并使新能源和工业技术发展组织联系起来，该组织是相关氢研发的主要制定者和执行者（WE—NET，2004）。WE-NET的第一阶段是从1993-1998年，主要研究不同氢技术的可行性、对日本氢能源网络进行远景规划。WE-NET的第二阶段从1999-2002年，主要对选择的氢技术和基础设施进行介绍、示范和实验研究，以及进一步的研究和发展规划。前两个阶段总预算为200亿日元（相当于2亿美元）（Fukuda et al.,2001）。接下来项目将进行氢使用的安全技术研究，该项目预计持续到2020年，主要在日本逐步推广氢能源。

WE-NET对氢能源各个方面都有详尽的计划，其中包括氢能源的生产、储存、运输和使用。近期，大多数氢来源于电解重整原油燃料得到，这些电能多数来自

可更新能源，这也是未来主要的生产氢模式。由于效率高，固态聚合物电液膜水电解法已被选为电解生产氢的可选方法之一（WE-NET，2001）。然而2001年日本建立的核氢社团，它提倡在清洁能源氢生产中更多地使用核能（Hori，2001）。虽然WE-NET估计，在日本由可再生能源生产的氢每年可达到210GNm3，但估计到2030年其消耗量仅占15%（Fukuda et al.,2001；Iwasaki,2003）。2030年日本氢能源的总消耗量预计为每年49.6 GNm3，这仅是总能源消耗的4%（Fukuda et al.,2001）。液化已被认为是大量储存和运输氢的主要方法，WE-NET正在广泛地研究液化工厂技术和储存液态氢的容器。发展氢气燃烧涡轮机是WE-NET研究的另一个重要部分，当其效率达60%时将进行大量研究。（WE-NET，2001）

项目进步和推广最显著的地方是有燃料电池汽车和相关基础设施的地方。日本（丰田、本田等）和国际汽车制造商（通用、克莱斯勒）于2001年开始，制造了几十辆燃料电池汽车，目前用于日本的各种公共和商业场所。2002年第一个加氢站在大阪开业（Neer,2002），现在有12个加氢站，它们或者只供给压缩氢或液化氢，或者二者都有（Fuel Cells 2000;2004）。2002年由几大政府部门联合所有的大型汽车制造商、日本能源公司发起进行日本氢能&燃料电池实证示范工程（JHFC）。在示范工程下，在东京建立了9个加氢站，每个加氢站都采用不同的技术，如汽油重整，石脑油重整、甲醇重整、碱液电解、高压氢存储，液态氢存储等等（JHFC，2004）。这些加氢站运行得到的经验将用于将来全国氢气供给的基础设施发展上。JHFC已经开始测试在真实条件下燃料电池汽车和公共汽车在性能、可靠性和燃料消耗上的评价数据。WE-NET估计近期内甲醇重整或汽油重整将是燃料电池最切实可行的技术，而采用纯氢是一个长远目标。官方预测在日本燃料电池发展情况如表3所示。

表３　日本燃料电池初步目标　

　2010 2020 2030 燃料电池汽车（辆）　50,000 5,000,000 15,000,000 固定燃料电池系统（ＭＷ）　2,100 10,000 12,500

来源：（福冈及其它，２００１）　

韩国对氢经济的探索，主要有两种因素：４０％依靠核能，运输能源依赖于石油进口）。韩国正实施的氢动力运输计划，预计到２０２０年，运输对原油的依赖减少２０％。到２０２０年，科技部将陆续投资了９８６０亿韩元（８．４３亿美元）来支持氢能源供给创新计划，它几乎全部来自于核反应堆（Ａｓｉａ　Ｐｕｌｓｅ，２００４）。这个计划号召三个研究协会—韩国原子能研究协会、韩国能源研究院（ＫＩＥＲ）和韩国

科技协会（ＫＩＳＴ）共同合作引导相关技术的研发。如果该计划成功，到２０２０年，

排放１０００万吨（Ａｓｉａ　Ｐｕｌｓｅ，２００４）。　韩国每年将节省８５００万桶原油，减少ＣＯ

２

ＫＩＳＴ和ＫＩＥＲ的研究集中于氢的电解产品、氢储存和燃料电池技术。燃料电池研究正沿着如下方向：直接甲醇燃料电池（ＤＭＦＣ）作为便携式能源，质子交换膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）用于汽车，熔融碳酸盐燃料电池用于大型发电厂，固体氧化物燃料电池用于固定能源（Ｋｉｍ　ｅｔ　ａｌ．，　２００４；　ＫＩＥＲ，　２００４）。韩国最大的汽车厂现代汽车已经同美国合作，它们采用ＵＴＣ的燃料电池和Ｅｎｏｖａ系统开发了燃料电池ＳＵＶ，现代已经在汽车展上推出了两款ＳＵＶ概念车，并且计划到２００４年小批量投入市场，２０１０年进入实用阶段（Ａｎｏｎｙｍｏｕｓ，２００３ｂ）。　

（６）中国　

中国已经成为过去几年里已经成为氢燃料电池的最大潜在市场之一，主要来自交通部门。在２００２年，中国获得了全世界１６４项与燃料电池有关专利的２５％（Ａｎｏｎｙｍｏｕｓ，２００２）。由于国家要求减少汽车、公交车、汽油助力自行车和滑板车等引起的污染，尤其是２００８年夏季奥运会在北京召开，大大的推动了燃料电池的发展。台湾也是相似的发展原因。其它的推动因素包括减少石油进口和温室气体的排放。

在过去的十年中，中国的电动自行车和滑板车的销售量急剧增加，现在年销量超过100万辆。对电动车需求的增长主要是由于北京和上海以及其它大城市禁止使用汽油踏板车和小型摩托车的。加拿大的Palcan燃料电池公司已经同上海的Mingliang塑料公司合作，每年生产质子交换膜燃料电池20000个，如果销售得好，2005年开始将低于市场价格。燃料电池小型摩托车装配2Kw的燃料电池，用一罐氢可运行60英里（Little, 2004）。一个台湾燃料电池合作公司已经建立并且同时在岛上宣传开发燃料电池小型摩托车(Tso and Chang, 2003)。如果这个项目获得成功，不久燃料电池将会应用于汽车和公共汽车。中科院大连化学物理研究所已经研发燃料电池30多年了，2002年-2004年投资1200万美元开发用于大型车辆市场的75千瓦和150千瓦质子交换膜燃料电池(Cropper, 2002a)。同时，中国利用全球环境基金（GEF）、联合国开发计划署(UNDP)和中国政府提供的3240万美元的资金购买六辆燃料电池公交车，在北京和上海进行试运行已经超过4年了。这些项目中希望从天然气重整中获得大多数氢，在南方的农场，如果采用UTC生产的燃料电池，其原料可以使用沼气。另外，北京的一个非盈利性机构—南-北可持续性发展研究所，正在上海和其它地方致力于推进基于氢燃料电池汽车的再生能源的工作(Cropper, 2002a)。

（7）印度

印度已经成为发展中国家在可再生能源领域的领先者，已经羽翼丰满的非常规能源部（MNES）成立已超过10年，其研究经验可追回到20年以前。近年来，他们开始重视氢作为再生能源的研究，然而，迄今为止大多数是有限的研发和很少示范工程。在印度，大量的汽车用油依赖进口，但延伸到广大农村的电网产生了大量的浪费，这将使增加人们对氢的兴趣。

MNES每年运作预算超过1亿美元，其广泛用于支持印度的高等大学和社会研究所进行的氢和燃料电池的研究（MNES,2003）。利用这种支持，印度重电子有限公司，TADA能量研究所、中央电气化研究所、印度科学研究所、印度技术研究所、印度化学技术研究所和其它研究机构研究开发了不同容量、各种类型的燃料电池(Cropper, 2002b)。研究者也已经在生物方面，从有机废料中成功的生产出氢了，并且Chennai开发了12.5m3容量的大规模生物反应器(ATIP, 1998)。开始致力于利用大量的氢生产作为许多工业的副产品，例如三氯乙醛钾工业，它当前还没有应用(TERI, 1999)。

Benaras印度大学的研究者已经成功的将100cc内燃机车改为使用在金属氢化物容器存储的氢来运行。这些机车已经经过测试，每个装满氢的车都运行超过50Km的里程。十台这样的机车从2002年已经在Benaras运行，并且最近也在新德里进行了野外测试(Dutta, 2004)。这个发展具有重大意义—因为在印度拥有私人汽车的人70％是两轮车（摩托车和踏板车）。协同工业部门，MNES已经计划到2005年他们将增加1000辆两轮和三轮使用氢燃料的车辆投入使用（印度政府，2003）。有关氢的研究成果正逐步应用于轻型车和公交车上，新德里地区的电动和压缩天然气汽车的不断增长将帮助实现这一个步骤。UNDP/GEF资助了一个五年发展和示范工程，在新德里将有八辆燃料电池公交车投入运营(Cropper, 2002b)。

在２００３年，印度加入了氢经济国际合作组织，一个推动合作研究组织。美国能源部和美国基础能源转换设备公司已经同印度汽车生产厂商Mahindra 合作，Mahindra将用从美国国际发展部批准的50万美元的经费研究氢能三轮车(Anonymous, 2004)。

（８）国际合作　

ＩＥＡ已经意识到氢能经济的潜在利益，１９７７年制定了氢能发展协议，并且ＩＥＡ认为氢能技术有提供稳定持续的能源供给的潜力，并且可减少二氧化碳的排放。因此最近的项目把注意力放在与成员国合作研究，其主要目标是氢生产的成本效

益、运输、配送、终端使用和存储上　（Ｅｌａｍ　ｅｔ　ａｌ．，　２００３）。ＩＥＡ当前主要集中在对下列方面的研究：光电电池、风和生物能源、金属氢化物储氢、以及综合模型工具。这些研究和示范工程得到德国、瑞士、意大利、西班牙、美国和加拿大的支持。然而，没有这些研发，将可能对于氢能量系统的商业发展有重要的短期影响。　

下一步通过国际氢能经济合作组织（ＩＰＨＥ）推动氢能源的商业进程。２００３年１０月１８日到２１日，能源部主持召开了一次会议，在会上成立了ＩＰＨＥ（Ｈｏｆｆｍａｎｎ，　２００３）。成员国包括澳大利亚、巴西、加拿大、中国、法国、德国、冰岛、印度、日本、韩国、挪威、俄罗斯、英国和美国。ＩＰＨＥ同ＩＥＡ的行动保持一致，但它是主要实现研发和发展行动的合作的机构。它希望到２０２０年，参加国的消费者可以有选择性的购买具有价格竞争性的、安全的、燃料补给方便的氢能车辆。壳牌估计，仅仅满足２％的欧洲氢燃料车使用要求就需要投资２００亿美元（Ｈｏｆｆｍａｎｎ，　２００３）　。　

最初的设想是氢的来源将是原油、核能和可再生能源的混合，即前面讨论的国家的混合能源和政策。美国政策已经遭到一个由环境团体和其它非盈利性组织组成的新绿色氢能联合组织的批评（Ｈｏｆｆｍａｎｎ，　２００３）。迄今，只有冰岛和巴西把目光放在用可再生能源制氢，而其它大多数成员国认为技术选择和能源来源不必限定。　

３结论　

尽管氢能发展受到了全世界的广泛重视，但是只有两个大汽车公司和两个主要政治团体对氢、燃料电池和汽车生产制定了明确的目标和时间表。戴姆勒－克莱斯勒已经宣布，到２０１０年计划生产１０万辆氢燃料电池轿车，而通用宣布它将制造和销售这个数量的十倍（即１００万辆）。总人口超过４．５亿、有２５个成员国的欧盟宣布了他们的计划，他们将使氢燃料车到２０３０年在在用车中比例达到１５％，并且到２０４０年至少翻一番。然而，这些水平不是假想的目标。虽然如此，由于欧盟国家的人口超过世界人口总数的７％，约为美国人口的两倍多，因此欧盟市场是至关重要的。只有２８万人的冰岛，也宣布计划到２０３０年转变到氢经济，但是许多细节都是模糊的。有氢发展目标和时间表的第三主要政治团体是日本。到２０２０年日本计划生产５００万燃料电池汽车，该计划是世界上最有雄心的。　

当氢能、燃料电池和车辆的目标和时间表可能实现不了时，他们至少表示在欧洲、日本和美国以及巴西和东亚（两轮车和公交车），将存在使用氢和燃料电池轿车和公交车的非常大的市场。即使如此，在２０３０年前，不能确定氢燃料汽

车（或其他应用）的需求是否很大，除非通用或者其他汽车制造商在最近就成功卖出这样的车。在北美地区主要问题是缺少明确地目标和时间表。　

当更多的注意力放在潜在的氢能源发展理论时，在未来几十年中，大多数计划要求氢气要基于便宜的能源进行生产，例如天然气和煤。预测只有巴西和冰岛，到２０３０年他们采用再生能源制造氢，而且占较高的百分比。况且这些方面还没有较详细计划。另外，氢能可再生能源将在形成的市场中扮演一个重要的角色，但是可能是还是原油的辅助燃料。这样，真正的氢能革命到来之前，世界还有很长的路要走。