0.2　氢在减排温室气体中的重要地位

要实现我国政府提出的到2020年单位GDP的CO2排放减少为2005年水平的40%～45%的目标，氢能有着不可或缺的作用。减少CO2排放的主要途径包括：节约能源、提高能源转换及利用效率；调整能源结构，低碳能源；CCS/CCU。氢能在这三个方面都发挥着不可替代的作用。

（1）节能与提高能效离不开氢能

氢能的主要利用方式是燃料电池，通过电化学反应直接将化学能转化为电能，能量转化过程中不受“卡诺循环”限制，能量转换效率很高。一般汽油车从油井到最终车轮的总能源效率仅为13%，而氢燃料电池汽车从油井到车轮的总能源效率可达30%，是汽油车的两倍多。另外，氢燃料电池的发电效率也高于常规发电技术。在较低的发电功率（0.01～1MW）情况下，普通往复式引擎的发电效率约为30%，燃料电池的效率可达40%；发电功率在1～100MW的范围内，蒸汽轮机的发电效率也在30%左右，而燃料电池的效率则达到50%～60%；在较高的发电功率（100～1000MW）范围，IGCC的发电效率最高可达到60%，但如果用燃料电池结合蒸汽轮机还将获得更高的发电效率。相对传统能源，氢能的利用大大提高能源利用效率，从而减少化石能源的使用，并最终实现CO2的减排。

（2）调整能源结构，增加可再生能源份额需要氢能协助

在调整能源结构方面，氢能也起着很重要的作用。目前，可再生能源由于时空不稳定使其应用价值大为降低，氢能可以很好地解决这一问题。首先，氢可以将可再生能源的多余电力储存起来；其次，氢可以将风能的低质量电力变成优质电源；再次，氢能可以使风能免除电网份额的限制；此外，氢能还可将可再生能源的电力变为汽车的动力。可以说，氢能是连接可再生能源和用户的最好桥梁，将不稳定的可再生能源转化为稳定的氢能，再将氢能用于汽车或发电，达到调整能源结构的目的，最终实现能源的低碳化，减少CO2排放。

（3）煤的低碳化利用的第一步就是生成氢气

当前的热点：碳捕集与埋藏（CCS）主要有三种技术，即燃烧前捕集、燃烧后捕集和燃烧中捕集，其中燃烧前捕集技术在电力生产等方面应用前景广阔。在这一方法中，化石燃料首先在气化炉中部分氧化产生合成气（CO和H2），再经水煤气变换得到CO2和H2，通过分离，就可以从相对纯粹的排气中捕捉CO2，得到的H2则可以作为燃料或进一步利用。以华能集团绿色煤电IGCC+CCS项目为例，450MW级近零排放电站每年预计可捕集160万吨CO2。鉴于CCS技术中CO2的储存较为困难，实际上就是CCS的技术可行性都没有解决，谈不上应用。由此提出CCU技术，即捕集到CO2后的资源化利用。CO2资源化利用的主要方式包括催化加氢、高分子合成、有机合成、电化学法、人工光合成法和分解法等，其中催化加氢最为简单有效。CO2通过催化加氢，可以得到甲烷、甲醇、乙烯等重要化工产品。目前，CCU的主要问题在于H2从何而来？从传统的化石燃料来获得H2显然是不划算的，而且对于CO2减排并没有帮助；如果能够通过可再生能源如太阳能来获得H2，再用以固定CO2，将有效减少CO2的排放。CCU的主要问题是商业经济性，在现阶段，其较高的生产成本是主要壁垒。