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为了解决石油资源短缺、全球温室效应（二氧化碳气体排放）和大气污染等问题，如何寻求干净能源，一直困扰着科技人员。人们正在尝试各种方案，试图部份或全部解决上述问题，在代用燃料方面如甲醇、乙醇、液化天然气、生化柴油、植物油、氢能源和燃料电池等，在新车型方面如电动车、混合动力电动车、太阳能车等。当前燃料电池和氢成为较为关注的方向。人们设想，在这种干净而供应丰富的能源基础上,全球将进入氢经济时代。但是，事实上，我们离氢能源商业化还有相当距离，我们在迈向“氢经济时代”路途中还存在不少困惑：
困惑之一：氢是取之不尽、资源富足的燃料？
虽然氢是宇宙中最普通的元素，资源极为丰富（太阳每秒钟要消耗掉6亿吨氢），但是氢和石油不同，地球上并不储存大量氢气，而是作为氢原子与其他原子结合在一起，必须付出能量才能从其他元素中取出氢。从能量守恒原理出发，考虑到消耗，取出的能量总是小于得到的能量。也就是说，我们并不能无偿地、无限制地取得氢。现代燃料电池的鼻祖杰弗里.巴拉德(Geoffrey Ballard)很形象地解释说，氢只是一种“流通货币”，不是原始能源，也就是说，氢只是一种能量的载体，而不是能源。从某种能源取得能量，再用到需要的地方去，燃料电池就是把这种“流通货币”转换成电能的途径之一。
困惑之二：氢燃料电池将结束全球变热的时代？
虽然氢燃料电池和内燃机不同，本身不产生二氧化碳。但是从目前原始资源如天然气中取得氢，却要产生二氧化碳。如果通过电解水而取得丰富的氢，当然是很好的方法，但是所需消耗的电能，却来自于通过燃烧矿物燃料的发电厂.电能生产过程仍产生污染，且比汽车更严重。
一旦氢被萃取出来以后，必须经过压缩和运输，也需要机械和汽车，即在氢经济的早期，还必须依赖矿物燃料， 其结果是产生更多的二氧化碳。事实上，使用从天然气或水中萃取的氢气作为燃料电池车的动力能源载体，有可能净增大气中二氧化碳。简而言之，氢动力车是零污染，电灯照明也是零污染，但是发电厂却不是。
用核电厂的电能来电解水，得到氢和氧，在短期内核电可能是不向大气排放二氧化碳而取得氢的捷径。但是从长期看，核电厂存在核废料问题，核电加上核废料处理，在经济上不具有竞争力。通过电解水得到氢，取决于核电能成本的。只要核电的成本远远高于其他能源发电的成本，采用电能取氢就很难上一个台阶。
困惑之三：氢经济可以推动可再生能源？
用可再生能源，例如太阳能、风能作为电解氢的能源，虽然能够完全消除使用矿物燃料或核燃料所伴随的污染。但问题是，可再生能源只能为氢经济所需大量要能源中提供很小一部分。从1998年到2003年，美国风力发电的生产能力增加了28%，达到6,374兆瓦，大约足以提供1600万个家庭使用。希望到2020年，风力发电能够满足全美国独立电力需求的6%。但是据经济学家计算，如果要满足美国所有汽车的氢能需求，那么要100万台风力发电机――几乎要占据加州土地的一半。在阳光充沛的地区，当然更适合采用太阳能，可是太阳能电池板也需要占据阳光地带的广大的土地、甚至是耕地面积。
对于氢的生产，水资源是另一个制约因素，根据美国的世界资源研究所研究，如果要进入氢经济时代，每年电解氢大约需要159亿立方米水，大约相当于尼亚加拉瀑布三个月的流量。也就是说，为此美国的水消耗量要增加10%。
困惑之四：不必担心氢气泄漏？
氢气是无色无臭的气体，燃烧的火焰几乎看不见。如果燃料泵有细微泄漏，其微小的火焰直到烧到你的裤子前几乎不能察觉。手机或闪电引起的静电就足以点燃氢气。
虽然碳纤维强化的储氢罐实际上不容易损坏、非金属件也不会产生火花。但是并不能排除在输送、储存的巨大网络中出现泄漏。现有的大部分石化产品都是液体，而氢是气体，所有现有的基础设施都要求改成能支持高压氢气或低温液态氢，显然是十分复杂的工作。而且氢是一种很难控制的气体，任何细微的缝隙都可能造成逃逸。
据统计，目前工业氢气和天然气泄漏，大约为总体积的10-20%。预计进入“氢经济时代”――也就是任何动力都依靠氢作为能量载体时――泄漏到大气中的氢大约为目前的4-8倍。 氢气逸入大气中后会与氧气结合变成水蒸气,形成云层，正如人们清晨和傍晚在高空见到那种细微、卷曲而发光的薄云。而这种云层的增加，又会加速全球温室效应
困惑之五：汽车是氢燃料电池的首次应用领域？
实际上对全球气候问题，汽车还不是影响最大者。在美国，轿车和轻型卡车排放的二氧化碳大约占总量的20%，而燃烧矿物燃料的发电厂，其二氧化碳排放量要占40%。
美国许多著名的燃料电池公司，如 Plug Power，UTC, FuelCell Energy和Ballard Power等，早已生产固定式燃料电池并进入市场用于发电。仅Plug Power一家公司，在美国就建立了161个燃料电池发电系统。这四家公司的峰值发电能力达69兆瓦，约接近美国总发电能力的0.01%。而为汽车设计燃料电池，在尺寸和重量上都要受到严格的限制，在技术上有更严格的挑战，面临的困难比固定式燃料电池大得多。因此，美国一些专家认为，关于全球变暖的解决办法之一是，首先发展固定发电用的燃料电池，向工业和家庭供电。然后再逐步开发氢动力车。
困惑之六：美国政府承诺投入数十亿美元开发氢能源？
美国能源部化大量资金投入于核能和石油燃料的研究。美国专家认为，如果想要认真地对待氢经济问题，就得大把大把地投钱。专家为能源工业执行新技术投资预算开发了计算程序，其结果是，如果建立氢经济模式，大约需要5000亿美元，而还有60％的美国人继续驾驶内燃机汽车。
如果只有少量氢动力车上路，壳牌、埃森美孚和其他石油公司不会愿意对该燃料的生产、配送、储存和加注设施进行投资。如果全美国没有1/4到1/3的燃料站能提供氢燃料，工业界大概不会化大力气去开发车用燃料电池的,汽车制造商们也不会负担这笔基础设施费用。因此，即使生产了上千辆氢动力车，上路后可能很难找到加氢站。
典型案例是，驾驶悍马的加州州长斯瓦辛格曾表示支持氢能项目，为了建立加氢站，他计划在十年内，沿着加州的主要高速公路建立150-200个加氢站，每个成本约50万美元。美国共约有100775个加油站，如果把其中25%重新改造成加氢站，就需要花费约130亿美元。
困惑之七：如果冰岛能做到，美国也能？
冰岛早就在首都雷克雅未克附近建立了加氢站，用于供应一部份氢动力公共汽车，这是通过电解自来水获取的氢气。最近，冰岛成立了新能源集团，由冰岛汽车制造商、石油公司和电力公司组成，准备把冰岛的其余部份纳入氢能系统。
这对冰岛完全可能，因为其电力的72%来自地热和水力资源。已经拥有如此大份额的清洁能源，冰岛可以通过电网供电来电解水，而这种方式在美国是行不通的，美国电网电力只有15%来自地热和水力资源，71％是燃烧矿物燃料发电。
另一个问题是系统的规模，在冰岛只需要大约16个加氢站就足以保证氢动力汽车在全冰岛境内行驶。而美国的土地大约为冰岛的90倍，至少需要1440个加氢站。这是假定从战略上覆盖全美国、没有重叠，而且每个驾车人都必须清楚在哪儿可以找到加氢站。
困惑之八：氢动力车批量生产后，就可达到人们能承担的价格？
仅仅是燃料电池进入批量生产，并不一定能降低成本。根据美国能源部燃料电池研究组的看法，如果按照大约年产量50万辆氢动力车的能力来规划燃料电池的产量，那么成本仍然高达一般汽车的6倍。
美国通用汽车燃料电池项目组宣布，到2010年燃料电池汽车可以进入商业化阶段。但是仍存在许多疑问，燃料电池的主要制造商Ballard认为，首先要重新仔细考虑主要用于汽车的质子交换膜燃料电池（PEM）的基本工程问题，该电池仍然无法与内燃机汽车的工业标准相竞争，内燃机汽车的寿命为15年，约行驶27万公里。对于燃料电池，由于交换膜的老化，目前PEM燃料电池的首次故障在运行2000小时后就出现了。
另一方面，作为燃料电池的主要供应商Ballard坚持认为，他们最初的PEM设计仅仅是样件。10年前，为了在结构和几何尺寸上能具有挑战性，他们选择了准备用于商用汽车的燃料电池作为样件研制开发的目标。事实上到目前为止，这样的几何尺寸，还无法使其价格能适用于商业化，即使进入经济规模生产，也很难降低成本。
困惑之九：用一个储氢罐，氢燃料电池汽车可以行驶数百公里？
一加仑汽油所含有的能量，相当于一加仑氢气的能量的2600倍。如果希望氢动力车在两次加燃料之间行驶500公里的话（这是一般汽车的基准），那么就需要把氢气压缩到大约680个大气压（约68950kPa）。
即使在这样的压力下，汽车还需要很大的燃料箱。高压的氢需要4倍于汽油的体积。液态氢可能更适用于汽车，美国通用汽车的HydroGen3氢动力车，用了大约为两个轿车标准油箱大小的燃料箱，行驶了400公里。而且必须每天行驶，以便使液氢保持在－253°C，即绝对温度以上约20°C。如果你出去旅行，把车停在机场，一周后回来时会发现车的燃料箱已经空空如也，无法开回家了。
展望未来，似乎还看不清氢经济时代远景。进入氢经济时代之前还必须研究时机、成本、困难和开发。2004年2月,埃森美孚、福特、杜邦、天然资源国防委员会等参加且由美国政府资助的研究项目，公布了一份报告，预见在迈向“氢经济时代”的道路上还尚存在着重要障碍，建议美国能源部在研究方向上充分平衡，不要完全依赖氢能。
在近期内，常规的汽油机汽车可能将被汽油－电力混合动力汽车或以柴油、天然气、甲醇或乙醇汽车所取代。如果仅仅把希望寄托在氢经济时代来挽救世界，可能不是最佳的选择。多数专家认为，关键是在从能源效率出发开发新技术，这样才能从矿物燃料中解放出来，减轻温室效应。如果有更广阔、更多样的能源，那么世界可以变得更强大更稳定。
朱盛镭 博客文章
2009-09-06