氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，人類對氫能?yīng)用在200年前就產(chǎn)生了興趣，到20世紀(jì)70年代以來，世界上許多國家和地區(qū)就廣泛開展了氫能研究。隨著國際氣候變化和對石油進(jìn)口依賴程度的不斷加深，導(dǎo)致人們對氫能市場生存能力發(fā)展的普遍興趣。從歷史的角度上說，能源觀念的轉(zhuǎn)變需要花費(fèi)幾十年才能實(shí)現(xiàn)，一定范圍內(nèi)政府、跨國公司和個人企業(yè)對氫能產(chǎn)業(yè)的推動將是加速能源轉(zhuǎn)換的必要因素。已有的一些有關(guān)氫能研發(fā)順序的問題也會影響氫能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向。目前氫能研究主要集中在如下三個方面：

一、燃料電池公司

雖然燃料電池價格非常昂貴且氫能使用并非電動汽車所必需，但其實(shí)踐應(yīng)用仍得到人們審慎鄭重的思考。這是因?yàn)闅淠茈姵卦趯浜脱蹀D(zhuǎn)換為低壓、直流電時可達(dá)55％～60％高效能，是內(nèi)燃機(jī)效率的三倍。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)表明燃料電池可發(fā)揮85％的潛在效率，甚至更高。在將其與一臺具有80％效能的電動機(jī)聯(lián)合使用時，可產(chǎn)生高于直接使用氫能內(nèi)燃機(jī)2～3倍的效能。起碼有一半的優(yōu)勢燃料電池技術(shù)可以利用，研究者們正在從事質(zhì)子交換膜(PEM)的研究，質(zhì)子交換膜技術(shù)是在電解時用碳氟化合物與一個Nafion類型的聚合體膜進(jìn)行離子交換，質(zhì)子交換膜電池具有起動速度快、高能量密度和耐久性強(qiáng)的優(yōu)勢。質(zhì)子交換膜電池的工作溫度在50℃～80℃間，能夠按照汽車運(yùn)行電量的需求變化調(diào)整電量的輸出。世界上已有100多家燃料電池生產(chǎn)商，除此之外，還有許多的汽車和石油公司積極參與該領(lǐng)域的研發(fā)、生產(chǎn)工作。Ballard是一家大型且正處于蓬勃發(fā)展時期的加拿大公司，與DaimlerChrysler和Ford公司共擔(dān)10年風(fēng)險，計劃投入10億美元資金，到2010～2012年打造生產(chǎn)商業(yè)實(shí)用型氫能汽車，目前尚未有利潤回報，因而其計劃和商業(yè)前景與其產(chǎn)品的主要用戶緊密相連。

二、機(jī)動車輛公司

幾乎所有主要的汽車公司和在美國、歐洲和日本的幾家小型公司都積極立項(xiàng)開發(fā)氫能汽車。大多數(shù)汽車公司的氫能汽車原型需要使用燃料電池。20世紀(jì)60年代寶馬車率先研發(fā)氫能汽車模型，開此行業(yè)先河。它現(xiàn)在的汽車采用液氫供能且最高限速為240英里，希望到2010年提供使用。本田汽車和豐田汽車于2002年12月在加利福尼亞首次投放幾輛氫能動力燃料電池汽車，并希望與寶馬汽車和Nissan汽車共同進(jìn)入美國的汽車零售市場，成為汽車行業(yè)的“新軍”，這些燃料電池汽車最高限速235英里，這些汽車制造商計劃于2004年在美國的加利福尼亞出售80輛不同類型的氫能汽車。其他汽車公司在2004年也相繼做了些安排。GM公司計劃大量生產(chǎn)一種被稱為"自控"的、時速可達(dá)200英里的燃料電池汽車。由于這種車零部件較少，預(yù)期生產(chǎn)成本較低，起初GM的銷售目標(biāo)為100萬輛，到2010年前承擔(dān)全世界的"自控"車銷售，盡管這個數(shù)額可能到2015～2025年實(shí)現(xiàn)更加現(xiàn)實(shí)一些。第三家美國主要的汽車制造商福特公司計劃于2004年下半年在薩克拉曼、底特律、奧蘭多試制30種混合燃料電池汽車，BP公司和Ballard公司也對此項(xiàng)計劃予以支持。 在這些市場計劃中還隱含著對氫燃料傳輸基礎(chǔ)設(shè)施、小型蒸汽及甲烷重整器、地區(qū)燃料站電解劑的需求及其成本的預(yù)想。但在當(dāng)前，氫能汽車的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們的承受能力，超出了降低空氣污染、溫室氣體、以及提高能源安全性成本效益選擇。

三、能源公司

BP和Royal Dutch Shell兩家跨國石油公司立足于氫能研發(fā)和改革技術(shù)：Shell公司和BP公司分別于1998和1999年設(shè)立了性質(zhì)不同的商業(yè)單位以從事氫能的研發(fā)。同時由兩家主要的石油公司承擔(dān)了可再生能源發(fā)展和減少溫室氣體排放研發(fā)重任。ChevronTexaco和Exxon Mobil公司也設(shè)立了氫能研究計劃，只是Exxon Mobil公司在減少溫室氣體排放的相關(guān)研究上承擔(dān)較少。 BP和Shell公司的研究內(nèi)容廣泛地涉獵了世界范圍的氫能研究計劃，到2006年Shell公司已投資10億美元從事氫能研發(fā)和商業(yè)化活動。另一個具有氫能實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的能源公司的工作是發(fā)展氫燃料供應(yīng)站和氫能高速公路。除主要的石油公司外，Stuart 能源系統(tǒng)公司、Linde AG和空氣產(chǎn)品與化學(xué)品公司已將其營業(yè)范圍擴(kuò)大到氫能零售。歐洲幾個著名氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展國正在努力開展研發(fā)工作，特別是冰島和歐洲聯(lián)盟分別在1999年和2002年的前景規(guī)劃中確立了本國將成為世界氫能經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國的地位。

目前各國政府也都推出了各自的的氫能研發(fā)計劃及相關(guān)政策

一、歐盟

伴隨著德國制定的歐洲大陸最先進(jìn)的氫能規(guī)劃出臺，最重要且最具首創(chuàng)精神的區(qū)域政策的制定當(dāng)屬歐盟（EU）和歐洲委員會（EC）。2003年，歐盟（EU）和歐洲委員會（EC）發(fā)表的一篇重要報告和行動計劃，闡述了有關(guān)氫能利用的遠(yuǎn)大前景。這篇報告是歐洲委員會承諾長期發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)的重要文件，各個國家政治團(tuán)體對該項(xiàng)工作的重視程度已超過了冰島和日本。

2010年前的階段目標(biāo)是研制以天然氣為原料的用于發(fā)電的初級燃料電池產(chǎn)品。專家組認(rèn)為到2020年成員國當(dāng)中會有5％的新型汽車和2％的船舶使用氫能產(chǎn)品，到2030～2040年市場占有額會不斷提高，并預(yù)計在2020～2050年間可再生能源和先進(jìn)的核能會成為主要的氫能源。盡管在天然氣技術(shù)發(fā)展道路上會有一些危險性，但歐洲委員會預(yù)言即使在遙遠(yuǎn)的未來，來源于碳隔離化石燃料的氫能產(chǎn)品與可再生能源及核能一起都將仍然扮演重要的角色。

二、美國和加拿大

北美對氫能研發(fā)產(chǎn)生興趣始于1973年的石油危機(jī)，當(dāng)時成立了國際氫能協(xié)會，并在美國邁阿密海灘召開了有關(guān)該主題的第一屆國際會議，美國能源研究開發(fā)署（ERDA）對氫能研究計劃加以扶持，作為對美國政府能源自給不成功計劃部分的一種彌補(bǔ)。但投入資金在20世紀(jì)70年代每年從未超過2.4億美元，少于西歐同類計劃的資金投入。美國政府資金投入持續(xù)下降至20世紀(jì)80年代，直到20世紀(jì)90年代，伴隨著對全球氣候變化和減少石油進(jìn)口依賴關(guān)注程度的提高才得以回升。

加拿大也已成為發(fā)展氫能和燃料電池技術(shù)的最活躍的國家之一，并在這一領(lǐng)域眾多主導(dǎo)行業(yè)中占有獨(dú)特地位，加拿大工業(yè)部是兩個政府領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)之一，它與加拿大自然資源部聯(lián)合設(shè)立了一個技術(shù)合作企業(yè)計劃，以加速氫能技術(shù)的發(fā)展、商業(yè)化和及早采用。還將分配0.2億加元給優(yōu)秀的技術(shù)革新計劃，這些計劃涉及性能提高和降低成本方面的技術(shù)。然而對于能源原材料供給，加拿大在此方面做出的努力所得到的結(jié)果尚不清楚，充足而又廉價的水力電氣資源在一些省可能依然受到偏愛。

三、巴西

巴西關(guān)注可選擇能源的發(fā)展已有30年歷史，自1973～1974年國際石油危機(jī)以后，于1975年提出國家乙醇計劃，隨即巴西成為世界乙醇燃料發(fā)展規(guī)模最大的國家，特別是供汽車使用的含水乙醇和乙醇－汽油混合燃料，這種燃料由蔗糖發(fā)酵而成，每年總產(chǎn)量超過30億加侖。由于該系統(tǒng)由原始能量轉(zhuǎn)換而成，產(chǎn)品僅有33％能夠符合乙醇燃料的要求，因此，研究提高生產(chǎn)效率的技術(shù)尤為重要。巴西正在進(jìn)行這樣一項(xiàng)研究：將生物能量轉(zhuǎn)換成氫。假設(shè)巴西本國的再生能源、水力電力能以及生物燃料具有很高的可依賴度，政府預(yù)言可將這些能源作為氫能生產(chǎn)的基礎(chǔ)原料。將風(fēng)能和光電電池應(yīng)用于氫生產(chǎn)也是可能的，在巴西應(yīng)用非峰值水力電氣進(jìn)行大規(guī)模的電解氫生產(chǎn)應(yīng)考慮到其成本僅為從化石燃料中獲取氫的一半。已有50萬噸的氫供工業(yè)應(yīng)用，然而，這些僅是巴西氫能源研發(fā)的一個開端。

四、冰島和挪威

兩個最為關(guān)注氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國家是位于北歐地區(qū)的冰島和挪威。冰島曾于1999年2月公開發(fā)表一項(xiàng)引起世人關(guān)注的國家目標(biāo)：至2030年冰島要將其經(jīng)濟(jì)過渡到氫能經(jīng)濟(jì)。由于沒有化石燃料資源，擁有2.94萬居民的冰島開始著手開發(fā)本國豐富的水力電力資源和地?zé)豳Y源，以此滿足超過一半的能源需求以及接近100％的電力需求。冰島重要的汽車業(yè)與船舶業(yè)所賴以生存的石油進(jìn)口代價十分高昂，進(jìn)而成為促成氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃形成的動因。由于低廉的2分/kWh的電力價格，冰島每年可生產(chǎn)出2000噸電解氫，希望通過提供充足的可再生氫以滿足本國整個運(yùn)輸業(yè)的能源需求。

雖然挪威也有近100％可再生電力能源產(chǎn)生于本國豐富的水力電力資源，但與冰島不同，挪威在豐富的天然氣資源、產(chǎn)品、高級轎車、石油以及柴油機(jī)燃料等方面存在高額稅收。這些情況使得挪威極為適合實(shí)現(xiàn)向氫能利用方面的轉(zhuǎn)變。挪威于2003年建立了國家氫能委員會，并于2004年遞交了委員會報告。報告制定了最初的10年發(fā)展規(guī)劃并推薦借鑒美國的125～145美元債券方法，用發(fā)行長期債券的方法來收回短期債券。挪威已在斯塔萬格與奧斯陸之間建成一條長達(dá)580公里的氫能高速公路，沿著這條高速公路將建成幾個新型燃料供應(yīng)站（Bak,2003c）。北美西海岸也有類似的氫能高速公路計劃。

五、日本和韓國

在國際上，日本在努力發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)方面是最具影響力的國家之一，不僅表現(xiàn)在研發(fā)上，而且體現(xiàn)在產(chǎn)品計劃上。以下幾個方面的因素決定了日本的先導(dǎo)地位：日本政府承諾簽署到2010年減少6％溫室氣體的目標(biāo)草案；日本本國運(yùn)輸行業(yè)對石油進(jìn)口的極大依賴性；日本需要維護(hù)本國高新技術(shù)形象和經(jīng)濟(jì)兩方面超級強(qiáng)國的地位。

世界能源網(wǎng)工程估計氫能產(chǎn)品來源于可再生能源的潛力在日本可達(dá)到210G Nm3/年，預(yù)計到2030年可再生氫能產(chǎn)品僅占到氫能產(chǎn)品消費(fèi)總量的大約15％。據(jù)估計，日本到2030年氫能產(chǎn)品的消費(fèi)總量為49.6G Nm3/年，僅占能源消費(fèi)總量的大約4％。液化法已成為儲存與運(yùn)輸大規(guī)模氫能產(chǎn)品的主要方法。世界能源網(wǎng)工程已廣泛地開展液化設(shè)備與液化罐的研發(fā)工作。對氫燃燒汽輪機(jī)的研發(fā)是世界能源網(wǎng)工程研發(fā)的另一重要領(lǐng)域，預(yù)期具有60％效率的實(shí)驗(yàn)設(shè)備將用于試驗(yàn)開發(fā)。據(jù)世界能源網(wǎng)預(yù)測，在近期內(nèi)甲醇和汽油重整仍將是最具可行性的燃料電池應(yīng)用技術(shù)，而將純氫能技術(shù)的應(yīng)用作為一項(xiàng)長期目標(biāo)。

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