橙柿互動 記者 翁丹妮、金靜馨
電影《流浪地球》的片頭，幼年的劉啟詢問即将奔赴領航員空間站的爸爸劉培強：“爸爸，氫是什麼”，得到的回答是“氫是爸爸開大火箭的燃料”。
氫（H），在元素周期表中位于第一位，是宇宙中最常見的物質。氫通常的單質形态是氫氣，一種無色無味、極易燃燒的氣體。
作為最輕的氣體，連地球引力也無法完全抓住氫氣，這使得它在空氣裡的含量幾乎為零。但氫氣燃燒熱值高，而且燃燒釋放能量後生成水，是一種非常清潔無污染的能源。每千克氫氣燃燒放出的熱量為143兆焦，是石油熱值的3倍多。是以，液氫被用作運載火箭的燃料。
《流浪地球》的背景設定在2075年，電影裡那時氫能已經被廣泛應用于交通、工業、化工以及建築等諸多領域。
而事實上，按照國際氫能委員會預計，到2050年氫能源就将有望貢獻全球整體能源需求的18%，創造出年均2.5萬億美元總産值。根據中國氫能聯盟預計，到2050年氫能源有望貢獻全國終端能源需求的10%，創造超過10萬億元的總産值。
4月24日下午，浙江省科協2024“走進新質生産力”系列科普活動就帶着嘉興市文賢學校的孩子們，走進了浙江清華長三角研究院智慧能源研究中心。作為專注氫能源産業共性技術與關鍵材料研發、以開展應用性科技研究為目的的創新型科研機構，長三院智慧能源研究中心可以讓孩子們直覺地感受到氫能的澎湃魅力。
“灰氫”“藍氫”“綠氫”都是什麼？
活動一開始，長三院智慧能源研究中心的主任助理、博士後汪宗禦就給孩子們科普了關于“氫”的小知識。盡管大氣中的氫氣含量極少，但氫在自然界中分布很廣，它是構成物質世界的基礎之一。其中，我們熟悉的水便是氫的“倉庫”，而在泥土裡也約有1.5%的氫。汪宗禦還告訴孩子們，氫能是一種二次能源，它需要通過一定的方法利用其他能源制取，而不像煤、石油、天然氣可以直接開采。
而根據制取過程的碳排放強度，氫氣可被分為“灰氫”“藍氫”和“綠氫”。大陸是世界第一産氫大國，氫氣産能約3300萬噸。
汪宗禦向大家解釋道，灰氫是指通過化石燃料轉化産生的氫氣，在生産過程中會有大量二氧化碳排放；藍氫是在灰氫的基礎上，應用碳捕集和封存技術，實作低碳制氫；而綠氫是通過太陽能、風力等可再生能源發電進行電解水制氫，在制氫過程中沒有碳排放，被視為實作碳中和的最佳方式。
目前，大陸氫氣制取以煤制氫方式為主，占比約80%。未來，随着可再生能源發電成本持續降低，綠氫占比将逐年上升，預計2050年将達到70%。
在講到氫能的應用方面，汪宗禦告訴大家，目前大陸氫能應用占比最大的領域是工業領域。氫能除了具有能源燃料屬性外，還是重要的工業原料。氫氣可代替焦炭和天然氣作為還原劑，可以消除煉鐵和煉鋼過程中的絕大部分碳排放。
在電力領域，因為可再生能源具有不穩定性，而通過電—氫—電的轉化方式，氫能可以成為一種新型的儲能形式。在用電低谷期，利用富餘的可再生能源電力電解水制取氫氣，并以高壓氣态、低溫液态、有機液态或固态材料等形式儲存下來；在用電高峰期，再将儲存的氫氣通過燃料電池或氫氣透平裝置進行發電，并入公共電網。氫儲能的存儲規模更大，可達百萬千瓦級，存儲時間更長，可根據太陽能、風能、水資源等産出差異實作季節性存儲。
“同學們還知道哪些氫能的應用嗎？”孩子們紛紛積極作答，“我看到有公共汽車寫的是氫能源巴士”，“沒錯，我們現在已經有氫燃料大巴在投入使用了。”
在互動環節，孩子們也表達了自己對氫能的好奇，“既然宇宙中的氫氣那麼多，是不是可以把它們運輸到地球上供我們使用呢？”“你的想法很好”，汪宗禦說，“但是要實作這個想法難度很大，目前我們的科技還無法實作，也許未來你們可以成為這方面研究的科學家，找到更好的解決方案。”
感受氫能體驗之旅
聽完關于氫能的科普，孩子們走進了德燃（浙江）動力科技有限公司的工廠中的房間展廳，德燃動力市場技術總監夏全剛博士給孩子們講解了氫燃料電池動力系統，“燃料電池是一種能量轉化裝置，按照電化學原理，把貯存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能，實際上這是一個氧化還原反應。”夏全剛指着展示的裝置向孩子們介紹，“燃料電池主要由四部分組成，即陽極、陰極、電解質和外部電路。就好比我們身體中心髒将血液輸送到全身，燃料電池也是給動力系統輸送能量的‘心髒’，讓車輛持續行駛、工作。”
夏全剛告訴大家，截至2022年底，大陸新能源汽車保有量近1500萬輛，其中純電動汽車1200萬輛，占新能源汽車總量近80%。随着發展，锂電池技術的瓶頸逐漸顯現，而燃料電池汽車将成為未來的突破口和發展趨勢。國際氫能委員會預測：2050年，氫能将承擔全球18%的能源終端需求，燃料電池汽車将占據全球車輛的 20%-25%。
聽完講解，孩子們還開啟了他們的氫能應用體驗之旅，坐上了氫能源大巴。大巴緩緩地在園區行駛，車輛行駛平穩無震動，與普通汽車相比，它更加環保、安靜和高效。“平時坐普通的車偶爾會有汽油味，但是坐這個氫能車一點氣味都沒有”，一個孩子興奮地說。
【科普小課堂】
氫能：應用多面手
氫能是公認的清潔能源，逐漸被廣泛應用于生産生活的各個領域之中，帶來諸多助益。
·工業
氫是生産合成氨和甲醇等化工品的原料。合成氨含一個氮原子、三個氫原子，是化肥工業（氮肥）和有機化工的主要原料。
·交通
交通方面，氫能源的有效利用既可以減少碳排放，又可以降低對化石能源的依賴。其中氫能源汽車發展前景廣闊，氫燃料電池為核心部件。
·儲能
可以同時提高可再生能源的消納以及實作對電網的調峰調頻、平滑電網的輸出。
·航天
氫原子量最小、導熱性最好、含量最豐富、燃燒熱值高、燃燒性能好、能量轉化效率高。液氫是火箭的主要燃料之一。
·醫學
因為氫具有抗氧化、抗發炎和抗細胞凋亡的作用，氫氣對人體呼吸系統、消化系統、心腦血管、皮膚、慢性病，甚至癌症等200餘種疾病（模型）都有顯著的治療和修複作用。
·農學
氫能源具有調節植物的生長發育、增強植物對逆境的抵抗能力、延長果蔬貨架期和花卉的保鮮期的作用。像氫水稻、氫火龍果、氫草莓、氫中草藥、氫保鮮等多種氫農業實驗，成果頗豐。
【“走進新質生産力”系列科普活動】
随着科技日新月異的發展，新質生産力正以前所未有的速度重塑我們的世界。浙江省科學技術協會積極響應時代呼喚，傾力打造“走進新質生産力”系列科普活動，旨在深耕青少年科普教育，依托浙江省獨特的“315”科技創新體系與前瞻性的“9+6”未來産業布局，引領公衆步入科技前沿，感覺科技魅力，提升全民科學素質，共繪創新發展藍圖。
2024浙江省科學技術協會“走進新質生産力”系列科普活動，以豐富多元的場景式、體驗式、沉浸式科普形式，搭建起公衆與前沿科技之間的橋梁，旨在激發科學興趣、培養創新精神，為浙江省乃至全國的科技創新氛圍營造、科技人才儲備和高新技術産業發展奠定堅實的公衆基礎和社會共識。
首期活動帶領公衆走進杭州國際石墨烯博覽館，揭開“新材料之王”的神秘面紗。随後，一系列精彩紛呈的科普之旅将陸續展開，深入探訪清華長三院、湘湖實驗室等科研重地，共同探索合成生物、基因編輯、腦科學與人工智能、氫能儲能、空天資訊、地空一體、元宇宙、深地深海等八大未來産業的創新脈絡。