众所周知,氢气在氧气中燃烧成蓝色,只不过这个蓝色钥匙。因为空气中的氧不纯所以它的火焰是呈淡蓝色,然而氢气在玻璃导管口燃烧时,火焰常略带黄色,其原因是玻璃中钠离子的干扰。
尽管有一些化学魔法,日本的奥运火炬并不是使用天然气或其他传统燃料。事实上,它是用氢气燃烧的,它的火焰不仅是奥林匹克精神的象征,也是国家雄心的象征。
东京市长在2016年承诺,东京奥运会“将留下一个氢社会作为遗产”。该计划要求奥运村以氢气为燃料,氢动力巴士将世界顶级运动员送往赛场,并让奥运会向世界展示日本对氢能源的了解。
但事实证明,制造氢动力汽车(这种汽车的尾气只产生水)的前景很难实现。
在大流行期间举行的奥运会上,用于运送运动员和媒体的巴士车队仍主要使用柴油,而不是氢燃料。只有少数短途巴士使用氢燃料电池。奥运村的一座建筑是由氢气驱动的。
即使是奥运圣火也不能依赖纯氢,因为当它燃烧时,火焰的颜色几乎看不见。相反,组织者将碳酸钠混合在火焰中,制造出一种明亮的、上镜的橙色火焰——尽管以一些碳排放为代价。
因此,奥运会并没有为氢燃料提出新的理由,而只是突显了一个问题:在世界正迅速转向电动汽车之际,日本为何如此热衷于氢燃料?
这是一个连日本国内的观察人士都感到困扰的问题。
“多年来,他们一直在打赌,氢将是下一个最好的东西。”智库InfluenceMap亚洲事务经理Monica Nagashima分析了日本的氢战略。
“他们在这方面投入了大量资金。”
更让人困惑的是,氢燃料汽车最强烈的支持者之一是丰田,该公司在其普锐斯(Prius)中推广了混合动力技术,现在又在其产品线中增加了插电式汽车。
丰田对氢燃料的押注招致了全球的批评,公司代表反对监管机构优先考虑电动汽车的举措。InfluenceMap给丰田在气候方面的表现打了d -,称该公司“有时对要求汽车行业电气化的政策持高度否定态度”。
其他制造商也直截了当地表达了他们对氢的厌恶。大众汽车公司(Volkswagen AG)首席执行官赫伯特·迪斯(Herbert Diess)今年2月在Twitter上说:“政客们是时候接受科学了。绿色氢可用于钢铁、化工、航空……但不是在车里。它太贵、太低效、太慢,而且很难分销和运输。”
但丰田和日本政府采取了不同的做法。
丰田新款Mirai
丰田是2014年首次上市销售的氢燃料电池汽车Mirai的幕后推手,丰田首席技术官前田正彦(Masahiko Maeda)称这款车是“全面采用氢燃料汽车的起点”。但它的销售一直很差。到2020年底,也就是Mirais上市6年后,丰田在全球已售出1.1万辆Mirais。Mirai是一辆昂贵的车,售价是相同尺寸的凯美瑞的两倍。
去年,该公司推出了第二代Mirai,并表示,预计销量将增长10倍。
在奥运会上,丰田将提供500辆氢燃料电池汽车作为官方运输车队的一部分。日本表示,到2030年需要80万辆氢燃料汽车上路,政府正在大力投资以实现这一目标,仅今年就有11亿美元的预算用于推广和补贴该技术的采用。但是经过多年的努力,今天只有4000多辆氢动力汽车在路上行驶,只有五年前政府设定目标的十分之一。
加州希望到2030年有100万辆氢燃料汽车和1000个加油站投入使用,但目前它只有1.1万辆氢燃料汽车和48个加油站。在挪威,由于税收优惠政策,化石燃料汽车已不再使用,人们今年只购买了12辆氢燃料汽车,占总销量的0.01%。在挪威,氢燃料汽车获得的补贴与电池汽车相同,到目前为止,插电式汽车在2021年的汽车销量中占近85%。
但“你在挪威几乎看不到氢,”跟踪汽车销售的挪威公路联合会(Norwegian Road Federation)首席执行官奥温德·索尔伯格·索尔森(Oyvind Solberg Thorsen)说。
挪威只有两个加油站。加拿大有五个。
到2020年底,日本将拥有137个加油站。
“实现以氢为基础的社会还需要更多时间。但这是一个很好的起点,可以显示我们的发展方向,”国家研究机构新能源和工业技术发展组织(New Energy and Industrial Technology Development Organization)总干事Eiji Ohira说。
“氢并不是唯一的解决方案。但它将在碳中和中发挥非常重要的作用。”
氢燃料汽车的支持者指出了它在气候和便利方面的价值。氢在使用燃料电池汽车时不产生碳排放,氢汽车可以在几分钟内氢化并重新上路——比电池驱动的汽车快得多。由于氢燃料汽车在寒冷的天气中几乎不受阻碍地行驶,因此续航里程可能会更好。
然而,在气候问题上,我们有理由表示怀疑。目前,世界上大部分的氢都是灰色的氢,它是由天然气生产的,在这个过程中产生了大量的碳排放。蓝色氢和绿色氢的生产成本要高得多。蓝色氢使用天然气,但可隔离碳;绿色氢使用清洁能源,由水力发电产生。
此外还有资金问题:彭博新能源财经(Bloomberg New Energy Finance)估计,要满足世界四分之一的能源需求,氢能源的制造和基础设施支出将需要约11万亿美元。
尽管如此,日本的氢目标对加拿大的能源出口还是有意义的。由于缺乏本国的自然资源,日本需要进口大量的氢气才能实现其目标。加拿大的天然气田处于有利地位,可以成为供应来源之一。在阿尔伯塔,Air Products and Chemicals Inc.和森科尔能源公司(Suncor Energy Inc.)。和Atco有限公司已经公布了建造蓝色氢气生产设施的计划。他们将从阿尔伯塔省政府获得数百万美元的奖励。
现代XCIENT Fuel Cell氢燃料重卡
丰田并不是唯一一家追求氢燃料汽车的公司。现代和本田都销售燃料电池车型。宝马在今年6月开始了氢动力汽车的道路测试,尽管其宣传材料清楚地表明了这项技术的难度。甚至燃料也很昂贵:目前,氢每公里的成本是电池的两倍。
不过,Ohira说,日本仍然致力于开发氢气。他预计,在日本承诺到2050年实现碳中和后,氢燃料汽车的官方目标将被上调。
乘用车也不是唯一使用氢的汽车。船舶、卡车和其他工业用户也将需要新的能源来减少碳排放。Nagashima说,日本氢战略的一个积极方面是,它关注“几乎整个经济”。因此,“如果能源部门看到氢气供应充足,他们就会更有信心围绕氢气设定目标。”
日本官员也看到了追求氢的价值,以免国家面临落后的风险。这项技术的时代还没有到来,但它仍有可能到来。
Ohira说:“值得继续投资。”“如果我们停止技术发展,我们将失去我们所拥有的。如果未来有可能使用这项技术,我们需要继续努力。”