朱頭山
無意邀眾賞，一心追殘陽
美國能源部計劃建立七個區域清潔氫能中心，以幫助實現其向清潔能源經濟過渡的目標。這些中心將由《兩黨基礎設施法案》提供資金，該法案為清潔氫能發展提供了70億美元。
這七個中心通過競爭性程序選出，並將在以下地區設點：
阿巴拉契亞
加利福尼亞
墨西哥灣沿岸
中西部
東北部
太平洋西北部
落基山脈
這些中心將生產、儲存、運輸和使用清潔氫能。它們還將支持氫能相關基礎設施和技術的發展。美國能源部預計，這些中心將創造數萬個就業機會，並有助於減少溫室氣體排放。預計到2027年，這些中心每年將生產超過300萬噸清潔氫能，這幾乎是美國2030年氫能生產目標的三分之一。
這些中心的建設預計將於2023年開始，並於2027年完成。一旦投入運營，這些中心將在美國向清潔能源經濟過渡中發揮關鍵作用。
除了七個區域中心外，美國能源部還支持在美國各地開發小型氫能中心和項目。例如，美國能源部正在資助一個在猶他州開發氫能中心的項目，該中心將利用可再生能源生產氫能，並將其用於為重型卡車提供動力。美國能源部還在製定氫能生產、儲存、運輸和使用的標準和法規。這將有助於確保氫能產業的安全性和可靠性。
總體而言，美國正在大力投資開發清潔氫能。這七個區域中心和其他正在進行的項目將有助於在美國創建一個清潔氫能經濟。
既往的主要能源，都是能量與載體的結合體，如煤，石油，本身含有能量又可以運輸，儲存，實時使用。但新能源如風光等，隻有轉化為電才能被使用，而電卻不是載體，其本身無法運輸，儲存，隻是一種能量。利用電，需要電網，電池等載體。中國把賭注下在這些載體上，迄今占有幾乎壟斷的優勢地位。
這有中國的國家戰略的原因，而在綠色能源上的優勢，可能構成中國爭霸的能力。
英國崛起是依賴煤，美國是石油，相對應會產生一個價值鏈，從而指數級地增加國家的財富，如汽車業就可以將原來沒有價值的橡膠樹等轉變為財富。綠色經濟崛起，煤和石油的價值鏈都要消失，誰在綠色經濟中掌握先機，比如掌握了電池和光伏的供應鏈，以及核心的綠色技術，那就像美英控製油煤核心一樣，爬上價值鏈的頂峰，這是符合邏輯的推理，並不是愛國。
中國很早以前就將電驅動運輸放在一個戰略的地位，因為考慮到中國缺油，70%的油來自進口，而70%來自中東，需要經過馬六甲海峽。一旦和美國發生衝突，馬六甲被控製，中國隻得投降。而為了將西部的煤電和水電運到東部耗巨資建立起來的超高壓輸電線路，歪打正著地成了現在綠色能源的輸電線路，因為光風發電需要大量的空地，這隻存在於中國西部。
有文章回顧了美國創造石油價值鏈的曆史，總結出了三端理論：在生產端，洛克菲勒創辦了標準石油公司，通過改良設備、以及高效的冶煉技術，提高了煉化效益，繼而控製了美國95%的市場，又通過價格戰、雇文痞、收買黑幫等方式，一度控製了全球85%的市場；在運輸端，洛克菲勒放棄了當時廣泛流行的鐵路運輸，開創性地建立了龐大的輸油管道，大幅降低了石油成本；在消費端，亨利·福特開創了流水線的生產方式，搞出了廉價的T型車，把洛克菲勒的石油消化的幹幹淨淨。
“高效煉化技術-全新輸油管道-創新汽車生產線”，最終形成了“生產-傳輸-利用”的循環體係，成功取代了由英國主導的“煤炭體係”，大大加速了美國工業的發展。在1929年時，美國擁有全球78%的汽車，汽油和燃油料占石油總消費量85%，工業文明遙遙領先。
仿造美國建立石油價值鏈的路線，中國現在開始“矽能源”革命，即由光伏-特高壓-新能源車組成，對應一個新的“生產-傳輸-利用”循環體係，希望以此建立一個新的價值鏈，源源不斷地創造出新的價值。
而美國的情況不同，如果也走中國一樣的道路，既不適合，反而增強了對中國的依賴，將加速的美國的衰亡。因為光伏板和電池的生產技術已經為中國壟斷，要大量發展光伏，電動車勢必依賴中國。美國大多數土地屬於個人，搞大量的高壓輸電線的成本很高。而光風電非常波動，依賴光風電需要配套的調峰同步裝置，按英國最近對離岸風電的研究，成本非常高，有點難以維持可持續性的。
美國的方向是以核能為主提供電力，氧鐵電池提供儲存，大力發展以熱泵為主的節能裝置， 而在能量載體方麵，則把賭注下在氫氣上。
電池驅動的電動車有了很大進步，但現有電池的能量密度比汽油還是差得很多，就算勉強能驅動通勤小汽車，對驅動長途運輸的大卡車，輪船還是力不從心，更不用說飛機了。光風發電由於其時間和電量，頻率的不均勻性，在並入統一輸電網有個複雜的同步問題，否則會引發電網崩潰，甚至毀壞。除了使用不同的儲電設備（抽水電站，壓縮氣站，飛輪，化學電池）， 最可行的還是用天然氣發電站作為同步和備用站， 如果用煤電，需要保持至少30%的基礎發電量，核電不能用於調節。而天然氣與煤電都有碳排的問題。
有一個東西，可以解決上麵所有的問題，那就是氫氣。 氫氣的能量密度比汽油都要高，既可以燃燒，產物隻是水，天然氣， 煤，燃油能幹的事，氫氣都能幹！也可以作為電池能量的原料，日本的氫動汽車具有比目前已有的電動車更大的優勢，而驅動大卡車，輪船也沒有問題。
當然，氫氣也有自身的問題。首先是成本，最便宜的氫氣製造方法，就是向高溫的煤上噴水（常常作為洗煤工藝的副產品）， 以前的煤氣，就是CO和H2的混合物。這樣製造出來的氫氣，過程中會產生很大量的碳排，產生CO和CO2， 被稱為灰氫。其次，是利用天然氣和水產生氫氣，這個工藝排碳比煤要少，但成本也高點，叫藍氫。最幹淨的是通過電解水產生氫氣，如果電是綠電（來自於光，風發電），就叫綠氫， 如果按能量效率，電解產生氫氣所需投入的能量要遠遠高於產出的， 是個負平衡，不可持續的工藝。但就算最便宜的灰氫，還是比天然氣要貴！現在有金氫的探索，就是天然的氫氣，雖然探出了一些礦藏，但成本還是奇高，看來天然氫並不像天然氣那樣豐富，不可能無比充裕又是白菜價。因此，綠氫，即使用綠色來源的電電解水的方法，還是第一考慮。
雖然現在有很多人工光合作用的探索，其中一個方向就是用光合作用分解氫氣和氧氣，但現在還在初級階段。最成熟的方法就是電解水，二戰時代的潛艇就是用電解水提供潛水時的氧氣供應的。利用現有的技術電解，肯定是個能量負平衡，即需要較多的能量產生較少能量含量的氫氣，但如果那些能量，屬於不用隻有浪費掉的，那就是廢物利用，就有經濟價值了。比如，夜間風能發的電，正處用電低穀，隻能浪費掉， 而儲存需要電池，反而更不合算，將這些庸餘電產氫，那就相當於用菜餘當肥料，屬於白用。同樣的道理，適用於核電，光電等綠色能源。
由於水的無處不在，電解氫可能解決運輸網絡的問題。隻要有電有水，就能生產氫氣。比如加氫站或家庭加氫，不用把氫氣運到那兒，隻要有個電解產氫機，就能解決問題。這裏有成本的問題，但如果是庸餘電，或考慮運輸，儲存氫氣的成本，那就地電解產氫還是有經濟可行性的。
這裏還有一個電解水的技術問題。電解氫氣所需要的水，不但量大，要求還挺高，最好是純淨水，至少也是過濾過的淡水。如果人類社會所有能量都來自於氫氣，所有的氫氣都通過電解水產生，那要消耗大約20%的淡水。因為水也是人類生存的一個最重要的資源，在缺水的地方，這將成為一個生死存亡的問題。因此，美國在投大力氣研究海水製氫的技術，目前已經取得很大進展，如果成功，那來源真的是取之不竭了。
氫動力利用有兩種方向，內燃和燃料電池。燃料電池是利用氫氣和氧氣的化學反應產生電子的移動，也就是發電。其效率很高，除了產水，沒任何有害副產品，但問題還是成本太高，電池中的催化劑需要貴重的稀有金屬，和鋰電池一樣，有資源限製。氫內燃機的原理和汽油機類似，成本要比燃料電池低得多，而且可以改裝現有的各種內燃機，燒汽油，煤油，柴油，重油的都可以改燒氫氣，這有很大的經濟可行性。但氫內燃機會產生除水以外的產物，如NO，NO2等氮化物，而這可以用類似汽車尾氣處理器的技術處理，並不是一個big deal。無論那種用法，或結合的方法，都比電池車要好，還可以使用於重型卡車，輪船，飛機等電池不可行的方麵。如果氫動力方案成功，中國的電池方案可能被迫淘汰，那不僅使得中國的巨大投資成了浪費，還可能毀了中國的霸權夢。當年半導體淘汰了電子管，就毀了蘇聯的帝國夢！
除了以上幾個方麵的技術問題，氫氣的儲存和運輸也有很大的難題需要解決。微小的氫分子可以穿過微小的縫隙，因此設計用於包容甲烷的結構（例如管道、接頭、鍋爐和炊具）以及用於儲存天然氣的設施（例如儲罐或地質構造（鹽穴或耗盡的天然氣田））會讓氫分子逸出，而甲烷分子則不會。合成液氫的代價太高，隻有在航天上使用，有經濟價值的儲存方式是高壓氣體，這樣就需要很大的體積。以滿足同樣規模的汽油車加油建立一座加氫站，標準麵積就得有三畝地，這在寸土寸金的大城市是不現實的。而如果沒有大量的加氫站，也影響氫動力車的普及。
氫也很難移動。為了讓氣體通過管道移動，必須使用壓縮機將其壓縮並推動。這個過程需要能量：將氫通過管道移動的損失是甲烷的十倍：高達30%。換句話說，你需要用掉近三分之一的氣體來將其從A點運輸到B點。
氫還會導致管道和儲存設備中的金屬變脆，導致材料退化和潛在的安全問題。特殊材料或塗層可以緩解這些影響，但它們會給本來就複雜而昂貴的係統增加進一步的複雜性和成本。
事實上，所有這些都很昂貴。氫儲存基礎設施尚不存在，生產設施也大多不存在，而且建造它們將耗費數十億英鎊。然後，儲存氫的基本成本可能至少是儲存甲烷成本的四倍。由於氫的基本屬性，每個階段都會損失大量能量。
因此，氫氣要真正成為主流，還有很長的路要走， 有很多的技術難關需要克服。在很長一段時間，電池車還會繼續占上風，中國還可以得瑟一段時間。但中國也需要同時投資於氫氣，多留一條路總是好的，因為這攸關的不僅是經濟效益，攸關的還有國運！
