氢能最大的优势和应用场景在哪里？,
宣传氢能,氢能航空,氢能 奶 氢能的优势：一是环保。氢燃烧后生成物只有水，不会对环境造成任何污染。二是氢的能量密度非常高，是汽油的 3 倍，酒精的 3.9 倍，焦炭的 4.5 倍。氢燃料发动机具有动力强劲、续航能力强的特点。氢燃料也是无人机、坦克、舰艇、运输车辆最佳选择。三是发热值高。除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的。四是耗损少。可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减小。五是可以多种形态存储。以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。六是利用率高。氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患，利用率高。七是运输方便。氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有效载荷，这样可以降低运输成本从全程效益考虑社会总效益优于其他能源。八是减少温室效应。氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应。
第一类，氢能作为燃料。氢燃料电池用在交通运输领域，尤其是商用车领域，是目前最主要的应用场景。因为氢燃料电池动力强劲、续航能力强，而且没有污染，用在大吨位的商用车比较适合。现今的交通运输行业几乎全部依靠化石燃料供能，占总碳排的20%。零碳排放和广泛的适应性让氢能可以依托燃料电池技术成为交通运输部门快速减排的少数选择之一。从汽车生产到使用的整个上下游生命周期来看，氢能（绿氢）电池电动汽车每公里仅排放60-70 克二氧化碳，是排放最低的整车方案，尤其适合商用场景。其次，氢能可用在发电领域，氢能作为更灵活的储能介质与更清洁的原料，有望成为未来电源中的有力组成部分。
第二类，氢能用来供热。在工业领域，使用氢气或混合燃料设备，在提供高温的同时减少或消除碳排放，目前全球在钢铁、水泥、陶瓷等领域逐渐推广氢能供热。在建筑领域，氢气可以与天然气混合使用，未来是少数几种于建筑分布式供暖能与天然气竞争的低碳能源。
第三类，氢能作为原材料。作为工业生产中广泛使用的原材料，目前工业用户中的氢几乎完全来自天然气、煤炭和石油的大规模制氢，占氢气生产总量的96%，目前钢铁、化工等行业逐渐探索绿氢应用，实现工业生产全脱碳。
容易获得：有电有水就能制氢。电用新能源的电，比如光伏、风电；水用海水，无边无际的大海，氢气燃烧后又变成水，遵循可持续发展。
用途广：举个简单的例子，就拿一个家庭来讲，电可以用氢来发、取暖及做饭可以用氢燃烧、蔬菜用的氮肥可以用氢来合成，小汽车可以用氢燃料电池。
氢的应用场景有很多，比如发电、交通运输、合成燃料、升级油、合成化肥、冶金、工业生产、燃料等，下面聊下三个主要应用场景。
燃料电池可以将新能源发电制来的氢再转化成电的设备。优点有：能量转化效率高，发电效率较高；全固态，无液态电极腐蚀和电解质液渗漏等问题；高温环境运行（600℃-900℃）, 余热利用率高；不需要贵金属催化剂，对燃料纯度要求低；可实现零排放。
助力交通领域碳中和：现在零排放的交通工具有电动汽车、火车（高铁、动车等）、地铁、公交等，但飞机还在使用煤油、高端一点轮船使用天然气、大部分汽车还在使用柴油及汽油。氢气密度小、热值高的特点，可以为飞机及轮船提供动力，进一步促进交通领域早日实现碳中和。
解决新能源的间歇性、波动性：要实现双碳目标（碳达峰、碳中和），现在光伏、风电装机还远不够。目前光伏、风电虽然有成本的优势、但自身的缺陷影响了发展。抽蓄建设场地受限、电化学储能成本高及安全性差，也难以高质量发展。新能源制氢，存储后再发电，是发电端快速“绿色化”强力后盾。
液氨作为化肥最主要原料之一，它的关键合成原料就是氢气，占到了全球氢气总产量的40%以上。目前大部分氢气都来自于煤炭、天然气等化石能源的催化重整。无论是煤炭还是天然气与氮气合成氨都会产生碳排放，这背离了我们的碳中和之路。
电解水制氢合成氨技术是将清洁的新能源电力资源转换为原料氢气，再与从空气中分离出的氮气一起合成液氨。这样可以有效提高新能源利用率，大大降低煤炭和天然气的消耗，为双碳目标的实现贡献力量。
煤改电、煤改气（天然气）不如煤改氢：煤改电面临投资成本高、建设周期长、运行费用高的困难。煤改气在我国其实是不可行的，我国资源的特点是煤多气少，使用天然气需要进口，受制于人。煤改电也好、煤改气也好，都是为了改善环境，为了碳中和之路。何不一步到位，直接煤改氢。
氢能虽好，但是路还很长，制氢的成本高、储氢的难度大等难题限制了氢能的发展。希望科学们早日突破难题，为碳中和之路添砖加瓦。
氢燃料电池车主要由燃料电池堆栈、堆栈升压器、高压储氢罐、动力电池、驱动电机以及相关控制单元组成，核心是消耗氢气的燃料电池堆栈。现在氢燃料电池当中的氢气并不直接参与燃烧，而是和氧气反应转化为电能，就像“心脏”一样，为动力电池提供源源不断的“血液”。自2019年以来，我国就颁布了25个与氢相关的政策，涉及到上游氢气制备、交换膜、高压储氢罐生产企业扶持；中游车企补贴、新建加氢站补贴；到下游用户在购车、用车过程中的补贴、路权放开等方方面面。
宇通客车在2009年就开始了燃料电池汽车的研发，它也是我国首家通过燃料电池商用车资质认证的企业，目前其燃料电池车型已经发展到第四代，内置了60kW燃料电池系统，10分钟补氢便能换来500km的续航。
值得一提的是，宇通客车交付给河南郑州的223辆氢燃料电池公交车已经累计安全行驶超过600万公里，这也是国内目前为止最好的记录。早在2018年起，为呼应冬奥会绿色、共享、开放、廉洁的办奥理念，张家口公交就陆续引进了85辆宇通氢燃料车辆。对于气温较低的北方城市张家口来说，宇通氢燃料车辆的燃料电池系统低温性完全满足了张家口区域的运营需求，截至目前车辆累计安全运行超673万公里。
在助力冬奥会的众多车型之中，宇通氢燃料客车吸引了外界的关注。氢耗低、安全性高、环境适应性强是宇通氢燃料车辆最突出的优点，也是其能助力冬奥会最决定性的因素。
随着双碳和绿色理念的兴起，近年来新能源汽车、光伏、风电、储能等相关行业得到了市场和社会舆论的广泛关注。尽管对于氢能的应用还方兴未艾，尽管氢能暂不如新能源汽车、光伏、风电等亮眼，但也在快速发展之中。
当前对于氢能的舆论理解，可能更多还在于氢能源汽车、氢燃料电池等应用场景；但经逻辑分析可以发现，氢能更重要的应用前景，实则在于储能和节能。当前我国发展新能源产业势在必行，但一大问题就是储能，特别是长时储能、跨月跨季节储能。
据国际氢能委员的报告显示，今年 2 月以来，全球范围内启动了 131 个大型氢能开发项目；预计到 2030 年，全球氢能领域的投资总额将达到 5000 亿美元。另据世界能源理事会预计，到 2050 年氢能在全球终端能源消费量中的占比可高达25%。
目前全球约有9000万吨的氢产量，几乎全部用于从精炼产品中脱硫和炼油厂的重油改制等化工而非能源用途，但后续作为能源需求将是重要的增长点。而我国作为制造业大国目前氢产量也居全球首位，2021 年制氢产量约3300万吨，同比增长32%。从生产结构来看，2020年我国主要是煤制氢、天然气制氢等化石原料转制占比81%左右，工业副产制氢仅为18%左右， 电解水制氢仅占1%左右。
氢元素是地球上最为常见的元素，也是较容易制取的元素；同时还有密度小、易燃的物理化学特性。故而进入工业化时代以来对其应用其实也开始较早；但从历史来看，氢的应用之所以不温不火，主要是受其化学性质影响、始终存在安全隐患。
20世纪初，随着飞机的发明，人类对航空业的实际需求不断增加；而飞艇成本低、续航力好、舒适性佳，是当时较为重要的一种航空工具。当时主流的充气技术路径主要是氦气和氢气。氦气作为一种惰性气体，安全性好，但其制取成本较高；而氢气虽然容易制取，但易燃易爆，存在安全隐患。
如同当今处于新旧能源的转换变革时代；当时作为航空业、飞艇制造业兴起的时代，人类对于氢的应用做了大量工程技术研究后，开始“自信”地认为氢的安全问题已得到较好解决，一批能跨洲际飞行的客运飞艇建造并投入商业运营。但1937年5月6日，从德国直飞美国的巨型飞艇“兴登堡”号在新泽西州准备着陆时，因静电或火花引燃氢气而在短短32秒内在空中焚毁。该事件后，氢的航空应用告一段落。
军工领域的技术应用往往较为超前，包括核能、计算机、卫星、互联网等诸多当前较普及的民用项目最早也起源于军事用途。对于氢能源汽车、氢燃料电池的民用场景尽管还相对较少，但在军事领域已有多年应用。主要是常规潜艇的不依赖空气动力系统（AIP系统），该系统也有多种技术路线，包括斯特林发动机、闭式循环柴油机、闭式循环汽轮机和（氢）燃料电池。
德国AIP潜艇对于氢燃料电池的应用相对较为成熟，但目前来看氢燃料电池路线只是少数，并未被大多数建造AIP潜艇的国家采用（我国为斯特林发动机路线）；除了成本和寿命，主要的问题就是安全性问题。
对于技术更为先进、性能要求更高，同时级别更大（更有条件和空间完善安全措施）的AIP潜艇，氢燃料电池的应用尚不完全成熟。故而在民用领域，如何解决安全性问题，可能是今后氢能源汽车、氢燃料电池等直接面向个人消费端的应用场景需要重点关注的领域。
氢能要想直接应用于个人消费端，并有助于碳中和、碳达峰目标的实现，一个是安全性问题；一个是目前的制氢模式需要改变，通过煤制氢、天然气制氢等化石原料转制，节能减排效果相对有限。
思路上，考虑到成本因素，氢能利用的较好模式，可能是通过光伏、风能、水电等产生的、原本利用率较低、利用较为困难的“垃圾电”来进行电解氢，然后以常温高压或低温常压等形式通过储氢来进行储能。一是能解决“垃圾电”并网利用的问题，二是储氢能作为长时储能的简单方式，能够较好解决当前的长时储能瓶颈。
故而，站在国家能源安全的战略高度来看，废弃可再生能源制氢很可能成为我国制氢的主要发展方向。《氢能产业发展中长期规划 （2021-2035 年）》将清洁低碳作为氢能发展的基本原则，提出构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系，将发展重点放在可再生能源制氢，并提出严格控制化石能源制氢。以储氢为媒介，可以调节电网负荷和储能，明显提高光伏、风能和水电等的利用效率。
故而国内的可再生能源制氢项目正如火如荼地建设中。据《2022 中国电解水制氢产业蓝皮书》，我国已有超过百个在建和规划中的电解水制氢项目，涵盖了石油、化工、钢铁和交通等多个领域。
在 2020 年之前，大型电解水制氢设备在大工业领域几乎没有涉及。2020 年以后，双碳目标的提出极大推动了电解水制氢项目在工业领域的应用。近两年以来，中国能建、国家电网、三峡集团、北京能源、深圳能源等央企/国企纷纷布局绿氢项目。
说到底，一是可提高“垃圾电”的利用效能，二是提供了长时储能的解决办法，三则是提供了长距离能源输送的新途径，有助于改善我国能源生产和消费地域不匹配的问题。
众所周知，我国的能源消费更多地集中在长三角、珠三角等东南沿海地区，而光伏、风能和水电等清洁可再生能源资源则大多数分布在中西部地区，故而后续随着技术迭代、经济性改善后，可在中西部地区通过储氢的形式，如同油、煤等长距离运输至东南沿海地区，改善地区错配问题。同时这种模式，主要在工业领域而非直面个人消费端，对于安全问题的把控应也相对较好。
氢能的另一应用领域就是节能、主要是工业节能。目前制氢几乎全部用于从精炼产品中脱硫和炼油厂的重油改制等化工领域，而国际能源署、麦肯锡等机构都认为后续氢能将有助于实现工业部门的深度脱碳，主要方式为应用氢能革新型工艺。
氢气直接还原铁是氢能革新型工艺的典型代表，铁矿石一般是含铁氧化物，该工艺使用化学性质比铁元素更为活泼的氢元素作为还原剂、通过和含铁氧化物中的氧结合生成水，将铁矿石直接还原为海绵铁，之后进入电炉炼钢，从而节省了焦炭的使用、减少了因冶炼而带来的能耗及二氧化碳排放。我国作为全球第一钢铁生产国，2021年粗钢产量达10.33亿吨，故而后续节能减排具有较好的应用前景。
故而通过上述分析可以发现，尽管氢能的应用在国内还方兴未艾，但潜力是较为明显的。氢能提供了一种储能和节能的新思路，既经得起逻辑的推敲，目前来看也具有实际可行性。
