私たちは絶えず私たちの星が危機にあると言われています。それを救うためには、既存の生活様式を変えなければなりません。世界の気候問題が絶えず明らかになっている現在、水素エネルギーはすでにひっそりと各種の環境難題とエネルギー転換に対応する鍵となり、ますます高い期待を寄せられている。
2022年3月23日、国家発展改革委員会、国家エネルギー局は共同で「水素エネルギー産業発展中長期計画（20212035年）」を印刷、配布した。この計画は水素のエネルギー属性を明確にし、将来の国家エネルギーシステムの重要な構成部分と位置づけ、水素エネルギークリーン低炭素の特徴を十分に発揮し、交通、工業などのエネルギー使用端末と高エネルギー消費、高排出業界のグリーン低炭素転換を推進する。
交通とインフラから暖房と電力に至るまで、水素エネルギーは化石エネルギーに取って代わることができ、経済成長を促進し、世界が気候変動に対して行動することを奨励する。また、風力エネルギーと Cecep Solar Energy Co.Ltd(000591) の輸送、貯蔵、天気変化に対する脆弱性、電池の重さ、短寿命、低効率など、現在の再生可能エネルギーの最も悩ましい問題を解決することもできます。
6月15日、「二重炭素」を背景とした水素エネルギー産業発展シンポジウム及び「水素エネルギー革命」新書発表会が機械工業出版社融合メディアセンターで開催された。中国工程院院士、中国水素エネルギー連盟戦略指導委員会委員の彭蘇萍、清華大学教授、国際水素エネルギー協会副主席の毛宗強、発改委エネルギー研究所再生可能エネルギーセンター主任の趙勇強、Snam中国取締役兼高級副総裁の彭寧科、国家エネルギーグループ北京低炭素クリーンエネルギー研究院水素エネルギー総監の何広利など多くの業界内の専門家学者、共同でみんなにすばらしい水素エネルギー科学普及をもたらし、中国の水素エネルギー産業の発展戦略と配置、水素エネルギーの安全性、水素エネルギーの未来応用シーン、水素エネルギーがどのようにエネルギー革命を導くかなどの問題について深く検討した。
気候問題は中国の相対的に複雑なエネルギー構造に厳しい挑戦をもたらし、水素エネルギーは高炭素エネルギーを低炭素化させ、中国のエネルギーシステムと融合させ、中国の再生可能エネルギーを規模化させた。これにより、彭蘇萍氏は、中国のエネルギーシステムにおける水素エネルギーの位置づけが「重要な補充」から「重要な構成部分」になりつつあると考えている。では、なぜ今では水素エネルギーを重視しているのでしょうか。発改委エネルギー研究所から来た趙勇強氏は、一つは気候変動に対応できること、二つ目は長期的で全体的なエネルギー低炭素発展解決案を提案するのに役立つことだと考えている。第三に、異なるエネルギーシステムに柔軟性を提供することができます。
「水素エネルギー革命：クリーンエネルギーの未来図」では、この本の著者であり、エネルギー業界で20年以上の就職経験を持つマルコ・アルベラが水素エネルギーの未来に対して明確で深い観点を提出し、なぜ水素が気候変動に対応し、未来の理想的な燃料になるのかを示している。
以下の内容は「水素エネルギー革命：クリーンエネルギーの未来図」から抜粋し、小見出しは編集者が加えたもので、原文の所有ではない。出版社の許可を得て刊行された。
今日でも水素元素は宇宙を支配している
水素に関する物語は138億年前にさかのぼることができ、その時宇宙が誕生したばかりで、温度が極めて高かった。最初の38万年間、宇宙にはプラズマと呼ばれる熱粒子が充満し、緩い電子、陽子、そしていくつかの重い原子核（陽子と中性子の組み合わせ）から構成されていた。徐々に、電子がプロトンと結合して水素原子を形成できるほど温度が下がった。その原始溶鉱炉から発生する水素は他のいかなる元素よりも多く、今日でも水素元素は宇宙を支配している。
水素は衡星の主要な成分であり、いくつかの水素は薄い霧の形態で星間に点在している。時には、巨大な星間ガス雲の中で、水素は私たちがよく知っている形式で、2つの水素原子からなる水素分子（H 2）で現れます。
水素原子は最も簡単な原子で、1つの電子だけが1つの陽子を囲んでいる。この簡単な構造は水素原子の奇妙で麺倒な特性の源である。水素の起源や内在的な本質を知る前に、「エネルギーコネクタ」としての潜在力はすでに現れています。
私たちの水素に対する理解は、16世紀のスイスの化学者シオフェラスト・ボンボスター・フォン・ホーンハイム（Theophrastus Bombastus von Hohenheim）の実験から始まった。彼は自己売り込みが上手で、「大げさ」（bombastic）という言葉は彼の名前に由来している。彼がもっとよく知っているのは彼の仮名のパラセルス（Paracelsus）です。彼は鉄が硫酸に溶け、神秘的なガスを放出できることを発見した。その後、セオド・ティルケ・デ・マニエル（Théodore Turquet de Mayerne）はこの実験を繰り返し、この神秘的なガスが燃焼できることを発見した。
1766年、ヘンリー・カヴェンディッシュ（Henry Cavendish）はロンドンの個人実験室で似たような反応過程を利用してこのガスを収集したが、塩酸と亜鉛を使っていた。しばらくの間、彼はこれらのガスに火をつけるのに夢中になって、麺白いと思っていました。しかし、彼はこのガスを燃やすと思わぬ副産物が生まれることにも気づいた。水。1781年、彼は今よく知られている結論を提出した。それは、水は元素ではなく、2つの元素からなる化合物である。フランスの化学者アントワン・ラヴァッシ（Antoine Lavoisier）はこれらの元素に現在の名前をつけた。水素と酸素、その中の水素は「水になる元素」を意味し、現代化学時代を切り開いた。残念なことに、科学の天才ラバシーは後にフランス革命で死亡し、現代科学史上の重大な損失と言える。
現在、私たちは水素についてより深い理解を持っています：水素の唯一の電子は他の元素に捕捉されやすく、水などの新しい物質を形成します。カヴェンディッシュを興奮させた燃焼実験では、水素原子と酸素原子が結合して水を形成し、大量のエネルギーを放出した。
デ・マイヤー、カヴェンディッシュ、ラヴァッシは水素の可燃性に惹かれ、水素の巨大なエネルギー潜在力を示唆した。ラバスズとピエール・サイモン・ラプラスは水素が点火されたときに放出されるエネルギーを測定し、これを実証した。彼らの実験結菓は予想を超えた。事実によると、1キロの水素ガスを燃やすことで放出されるエネルギーは、普通の車を90キロ走らせるか、普通の家庭に2日間の暖房を提供するのに十分であることが明らかになった。
すぐに、水素と電気の密接な関係が明らかになり、後者は今日のグリーン未来のビジョンの核心である。1792年の日曜日、コモ湖のほとりで、発明家のアレクサンドロ・ボルト（Alessandro Volta）は2つの異なる元素の金属板を塩水に浸した紙や布で隔て、電流を発生させた。後世に「ボルタパイル」と呼ばれるこの装置が最初の電池1です。ボルトが関連発見を発表した6週間後、2人のイギリス人科学者ウィリアム・ニクソン（William Nicholson）とアンソニー・カーライル（Anthony Carlisle）も関連実験を行った。この実験は歴史書での報道が少ないにもかかわらず、非常に重要だ。
1800年、この夫婦はボルトの設計を改善し、電線をボルタスタックの両側に接続し、水を入れる容器に浸し始めた。水中の電線の近くに気泡が現れ、電流が水を分解して関連ガスに分解したことを示している。実際、彼らは電解槽を発明し、再生可能エネルギーを通じて水素ガスを生産することを可能にした。
電気分解に関する最初の真の信頼性のある解釈は、ドイツの化学者ジョン・ウィリアム・リッター（Johann Wilherm Ritter）から来ており、独立して思考が活発な科学者として、ゲーテ（Goethe）とアレクサンダー・フォン・ホンブルク（Alexander von Humboldt）と密接に交流している。
リットは先人の実験を簡略化した：一つの容器で水を満たし、2本の異なる材質の金属条を水に浸した。金属ストリップの乾燥部分を電池に接続すると、2つの電極ができます。電池の電圧は各電極で化学反応を引き起こす。正極では、水分子が分解され、酸素（O 2）が生成され、プロトンと電子（e-）が放出される。電子は正極に吸い込まれ、酸素分子は酸素を形成する。プロトンは液体中で遊離し、負極上で電子を得て水素ガス（H 2）を形成する。そして、リットは2つの水を満たしたガラス容器を各電極に逆さにして、気泡が各電極上で発生するのを観察し、気体は徐々に容器中の水を排出し、容器を満たす。
多くの電解槽には重要な要素があります。それはダイヤフラムです。しかし、リットは彼が必要ないと思っていたか、彼は思わなかった。ダイヤフラムは水を流れる電流を中断することはありませんが、酸素バブルと水素バブルが出会い反応したり、爆発したりするのを防ぐことができます。
また注目すべきは、純水の導電性が悪いことです。そのため、私たちはもう一つの化学物質を加えて、電解質として電解を行う必要があります。塩や少量の硫酸などは電解速度を高めることができます。ニクソンとカーライルが電解槽を発明した直後、電解槽を利用して逆反応を試みる人がいた。当時の考えでは、電解槽は逆に反応することもできるはずです。つまり、私たちの今の燃料電池です。水素原子は陽極から入り、化学反応で電子を失う。正の電荷を持つ陽子は薄膜を通って陰極に達し、負の電荷を持つ電子は回路を通じて陽子と出会う。最後に、電子はプロトンと空気中からの酸素と結合し、燃料電池の副生成物：水と熱を生成します。
最初の燃料電池の発明者はドイツ係スイスの化学者クリスティアン・フリードリヒ・サンベ（Christian Friedrich Schnbein）とウェールズの判事ウィリアム・グロフ卿（Sir William Grove）で、彼らは同じ貢献をし、2人とも似たような実験を通じて同じ発見を得た。グロフの第2の電池は1839年に発明され、現代燃料電池の先駆者である。彼は2つの白金電極の一端を硫酸溶液を入れた容器に浸し、他端をそれぞれ別の容器に密封し、1つは酸素を入れ、もう1つは水素を入れた。その後、電流はすぐに2つの電極の間を流れます。
水素は多くの作家が書いた未来の燃料になった
この発明があってから、水素はすぐに多くの作家が書いた未来の燃料になった。1874年の小説「神秘の島」（The Mysterious Island）で、ジュール・ヴェルナーは「いつか水は水素と酸素に電気分解され、燃料として使われ、水を構成する水素と酸素……暖房と照明の無限エネルギーになる」と想定している。
やがて、ある夢想家はジュール・ヴェルナーの構想を実現しようとした。ポール・ラ・クールは1970年代のデンマークの発明家で、電報の仕事に従事し、その後教育業界に集中していた。当時、重工業が興り、都市が拡張したにもかかわらず、彼は特に農村から育った若者に注目していた。ラ・クール氏は、生存のために農村の現代化を推進すべきだと考えている。そのため、農民は都市で十分に享受できる2つの権益を得なければならない：教育と十分なエネルギー。ラ・クールはこの2つの需要を同時に解決するための措置を取った。彼は教育の仕事といくつかの積極的な政治手段を通じて、農村の地元のエンジニアを育成した。彼はデンマークの農村を都市から独立させ、自給自足を実現させたいと思っている。
ラ・クールはまず風力エネルギーに興味を持った。工業革命がヨーロッパを席巻するにつれて、デンマークが隣国と競争したいなら、信頼できるエネルギー源が必要です。この国は石炭が足りないが、十分な風力がある。オランダ人は早くからかなり遠見的に風力エネルギーに興味を持ち、風車で発電しようとしたが、以下の2つの問題で夭折した。まず、伝統的なオランダの風車の発電効率は絶望的に低く、どのように改善するかは誰も知らない。次に、電気は発生したらすぐに使われなければなりません。風が止まると、電気がなくなります。人々は電気エネルギーを貯蔵できる方法が必要ですが、その時、電池は不思議なほど高かった。
ラ・クールはこの2つの問題を繰り返し考えた。彼は古典的な風車を再設計し、新しい風帆を採用して発電機の発電を牽引した。第二の問題、つまり風車が発生した電気エネルギーをどのように貯蔵するかを解決するために、ラ・クールはデンマークのアスカウ町近くの古い水ミルを風車に改造し、発生した電気エネルギーを利用して電気分解水を通じて水素を生産した。イタリアの物理学者ポンペオ・ガルティ（Pompeo Garuti）との協力で、ラ・クールは貯蔵タンクに水素と酸素を注入し、水素を直接燃料として使用した。これは小さな進歩ではなく、水素の生産量は1時間に1000リットルに達した。
1895年から1902年まで、ラ・クールの「風車」は彼が教鞭を執っていたアスカウ民衆高等学矯に電力を供給し続け、水素タンクに12立方メートルの水素が貯蔵されていたため、アスカウは電力供給が中断されたことがなかった。1902年、アスカウの風車は発電所の雛形となり、村全体に奉仕し、1958年まで電池とガソリンエンジンに取って代わられた。
だから1世紀以上前、人々は水素の実力を証明した。私たちはその時、1キロの水素がこんなに大きなエネルギーを収容できることを知っていました。私たちはすでに基本的なツールを持っていて、必要に応じて遊休している電力を水素に変換することができます。しかし、1902年にはデンマークの村が水素エネルギーをよく利用していたのに、なぜ今まで水素エネルギーが普及していないのだろうか。
水素エネルギーの普及に影響を与える原因は2つある。一つは水素の密度が低く、輸送に大きな困難をもたらしたことです。第二に、採掘が容易で、埋蔵量が豊富な化石燃料に比べて、水素は地球上の他の元素から分離しにくい。
水素は豊富で安価な化石燃料と競争できないままです
重量については、1立方メートルの水素ガスは89グラムしかなく、貯蔵空間については、同等のエネルギーを含む水素ガスの体積はガソリンの3000倍である。水素を得るのは難しすぎて、1世紀以上の間、私たちはそのエネルギー潜在力を無視して、その「軽」属性を利用することに集中しました。
1783年の夏、モンゴルフィ兄弟は最初の熱気球に乗って上昇した。その時、彼らの風船がどうして空に飛べるのか誰も知らなかった。モンゴフィ兄弟は、湿った干し草が燃えて発生した煙が風船の上昇を助ける役割を菓たしていると考えている。兄弟は天才の発明家だが、科学者ではない。
ラヴァッシは彼の世代の他の人と同じように、風船に夢中になっている。彼は水素が熱い空気よりずっと軽いことを知っていて、紙に「風船はとても軽い水素に連れられている」という構想を書いた。その時、ニクルソンとカーライルはまだ電解槽を発明していなかったので、ラバスズは水を分解する方法を見つける必要がありました。
1783年から1784年の冬にかけて、彼はやっと一つの方法を見つけた。ラヴァッシは陸軍将校ジャン・バティスト・メスニエ（Jean Baptiste Meusnier）と協力し、蒸気を鉄製キャノン砲の熱い砲筒から水素ガスを発生させる方法を研究した。
ジャン-フランソワ・ピラテル・デロツィエ（Jean-Franois Pilatre de Rozier）は物理と化学の先生です。彼が水素ガスの問題を発見したとき、彼はすでにモンゴフィ兄弟と一緒に飛行していた。気球の高さをコントロールすることは重要ですが、当時は真剣に解決されていませんでした。ドロジエは、外層の水素層が大部分の揚力を提供し、熱い空気の内層が飛行の高さを製御することができる組み合わせ風船を使用するというアイデアを思いついた。
1785年6月15日、ドロジエと仲間のピエール・ローマン（Pierre Romain）はフランスの浜海ブローネを出発し、イギリス海峡を飛び越えようとした。彼らは彼らの設計が風船に革命的な変化をもたらすと確信している。約30分後、風船が岸に戻された。彼ら2人の顔には「驚きの表情」が現れ、ゴンドラの真ん中の火鉢の鉄柵を閉めようと必死になったが、すべてが遅すぎた。「外層の大きなボールの中の可燃物質はすぐにエアバッグ内の残りの空間に充満し、風船の首の管に沿って流れ落ち、すぐに下の火鉢に到着し、熱気球はこのように爆発した」。
この爆発は威力が大きく、二重風船のデザインもひっそりと放置されている。その後、人々は同じように空気より軽い不活性ガスであるヘリウムガスを発見し、熱気球の探索を再開した。爆発があったにもかかわらず、当時人々は水素の使用を放棄しなかった。はい、水素は可燃ですが、それはどうですか。柳のゴンドラの上の火鉢で燃えているわらに頼って上昇する熱気球も同様に危険だ。そのため、150年以上の間、発明家と先駆者たちは水素ガスという爆発性ガスを浮力補助ツールとして使用することを堅持してきた。
ドイツの退職将校フィディナン・フォン・チベルリン（Ferdinand von Zeppelin）は1891年に軍隊を離れ、航空機の製造に着手した。それには鋼構造があり、内部に水素ガスが充填され、斉ベルリン飛行船と呼ばれています。フィディナン伯爵のノートには、ツェッペリン飛行船の最初の役割はメールを輸送することです。第一次世界大戦中、飛行船は2トンの爆弾を携え、137キロ/時の速度で飛行し、西欧の人々の大恐慌を招いた。飛行船はそんなに簡単には打てない。水素は軽くて、消えるのがとても速いです。だから、普通の弾丸がチベルリン飛行船のエアバッグを撃ち抜くことができても、水素ガスに火をつける機会はありません。空の脅威を取り除くために、イギリスは特殊な爆発弾を開発しなければならない。
斉ベルリン飛行艇は戦後の平和な時期に極地探検と世界一周航海に使われた。興登堡号（LZ-129）と彼女の姉妹号の斉ベルリン伯爵II号（LZ-130）は Atlantic China Welding Consumables Inc(600558) 両岸の定期商業航空旅行の先駆けを開いた。安全は彼らの最大のセールスポイントです：斉ベルリン飛行船は160万キロ以上飛行し、誰も死亡しなかった。これは当時のどの飛行機にも匹敵しない記録だった。しかし、悪天候に対しては、飛行船は手の施しようがなく、天気に関する飛行船事故も増え続けている。1937年5月6日、ヒンデンブルク号が米ニュージャージー州レイクハースト海軍航空駅の係船マストに着陸しようとしたところ、突然炎上して炎上し、地麺に墜落した。事故では、飛行船に97人が乗っていたが、うち33人が飛行船から飛び降りたり転落したりして死亡し、2人が織物やディーゼル油の燃焼で死亡し、1人の地上勤務者がエンジンで死亡した。
爆発が水素によって引き起こされたかどうかについてはまだ議論があるが、ヒンデンブルク号が墜落したのは確かだから、ある程度はもうどうでもいい。その後、多くの映画がこの恐怖のシーンを再現し、当時の現場でも驚きの放送生中継が行われ、飛行船が有人ツールとして大陸間飛行を行う時代は終わった。この悲劇は人々に水素と烈火地獄を結びつけさせ、これは根拠のない危険感知である。
水素ガスを気球飛行に使用することは最終的に不成功な回り道であることが証明された。水素ガスの主なセールスポイントは、軽量な重量ではなく、巨大なエネルギー潜在力です。しかし、私たちは長い時間をかけてこの点に戻ってきました。主に水素が豊富で安価な化石燃料と競争できないからです。
