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海爾e5是什么故障代碼(海爾空調顯示e5是什么故障代碼)

發布日期：2023-01-30 22:32:24 瀏覽：

前沿拓展：

7.5

知識分子

The Intellectual

不是所有氫都是氣候友好的 | 圖源：istockphoto,Petmal

導讀

我們常將氫能視為綠色能源革命的先鋒，它熱值極高，燃燒也最為清潔。然而，想要真正將氫能 “氣候友好” 的制造和利用，仍然面臨重重阻隔，其間困頓，亟待全球學界與業界的共同探索。

撰文 | 丁雨田

責編 | 馮灝

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五十多年前，加載著液氫/液氧發動機的土星五號將三位宇航員送上月球，邁出了人類的一大步。在劉慈欣的《流浪地球》中，12000座行星發動機里燃燒的也是氫，帶著地球流浪的美好憧憬，助推人類星辰大海的瑰麗夢想。

雖然地球帶不走，但氫的火焰從21世紀就沒有停止過燃燒。氫能，作為一種高熱值、燃燒時不產生溫室氣體的能源，對于促進全球經濟脫碳將發揮不可或缺的作用。在氫能嘗試描繪的清潔能源未來藍圖中，它可以為鋼鐵、水泥和化肥生產提供動力；供能燃料卡車、火車、船舶和飛機；平衡風光電力……

根據6月22日國際能源署（IEA）發布的最新版《世界能源投資報告》[1]，自2019年底以來，聚焦氫能的籌資持續增加，領先公司的投資價值組合翻了兩番。IEA估計，到2030年，全球累計氫領域投資將達到6000億美元。

一場新的能源革命正在走進現實嗎？答案或許不是完全的肯定。

各國布局藍氫

2021年3月，英國石油公司公布了該國規模最大的氫能計劃，在英格蘭東北部Teesside興建 “藍氫” 工廠H2Teesside，目標在2027年前生產1GW氫 [2]。2021年10月，美國 Air Products 公司斥資45億美元于路易斯安那州設立藍氫能源綜合體工廠，日產藍氫7.5億標準立方英尺，預計于2026年投入運營 [3]。2022年3月，?？松梨谛?，在得克薩斯州貝敦煉化綜合基地建設一座藍氫廠 [4]，每天將生產10億立方英尺的藍氫，以天然氣為原料，并由碳捕獲和儲存項目支持。

這些都是快速興起的氫能籌資項目的一部分，但它們并非完全 “氣候友好”。簡言之，氫能主要被分為三種，灰氫、藍氫和綠氫?；覛涫峭ㄟ^化石燃料（例如天然氣和煤）制取的氫。這種類型占全球氫產量的絕大部分，其碳排放量最高；藍氫是在灰氫的基礎上，應用碳捕捉與封存技術，實現低碳制氫；綠氫則是通過光伏發電、風電以及太陽熱能等可再生能源電解水制氫，制氫過程中基本上不會產生溫室氣體。

然而，高昂的成本讓市場對綠氫持觀望態度，因此，階段性平替藍氫在各國發展迅速。

圖1 截至2021年11月的清潔氫（藍氫和綠氫）項目和投資 | 圖源：IRENA

不僅企業，國家層面也是如此。澳大利亞土地和風光資源豐富，最有可能成為全球綠氫的主產國和主要出口國，然而，同樣作為化石能源大國的澳大利亞政府仍在積極推動以天然氣為原料的藍氫項目。比如，與日本在澳大利亞維多利亞州拉特羅布河谷開設聯合項目 “氫能供應鏈”，將澳大利亞褐煤轉化為氫氣，液化后運往日本。為此，日本川崎重工研發了專用的液氫運輸貨輪 “SUISO FRONTIER” [5]；預計該項目每年生產22.5萬噸的氫。

俄羅斯、阿聯酋等一系列傳統能源出口國和石油天然氣巨頭在碳中和進程的壓力下，都在推進藍氫產業。藍氫燃燒潔凈，又將過程中排放的二氧化碳進行了捕集和封存，成本相較綠氫要低很多，看起來是適合工業界的選擇。

然而，事實真的那么理想嗎？

不是所有氫都是氣候友好的

2021年8月，Energy Science & Engineering 一篇文章討論了藍氫溫和名字下隱藏的高昂碳排放。研究分析了藍氫全生命周期的溫室氣體排放，結果發現，藍氫的總二氧化碳排放當量僅比灰氫少9-12%。雖然其二氧化碳排放得到了控制，然而，在利用天然氣的過程中，因未完全燃燒而逃逸的部分甲烷釋放，使其功過相抵。在20年的時間尺度內，甲烷導致的增溫強度是二氧化碳的86倍 [6]。

圖1 從左至右分別為1.灰氫，2.藍氫（蒸汽甲烷重整捕獲，不捕獲煙道氣中的二氧化碳），3.藍氫（蒸汽甲烷重整捕獲，捕獲煙道氣中的二氧化碳），4.天然氣，5.柴油，6.煤炭二氧化碳排放當量比較（二氧化碳顯示為橙色，甲烷部分顯示為紅色，其甲烷泄漏率為3.5%）| 圖源 [6]

根據美國國家大氣海洋局（NOAA）和夏威夷州 Mauna Loa 天文臺采集的全球大氣樣本， 2021年大氣中溫室氣體甲烷濃度創下了自1983年系統開始監測以來的歷史最大年增幅，達到17ppb（10億分之一）?；剂系纳a和利用大約占甲烷總排放量的30% [7]。

事態的嚴峻性令人擔憂，藍氫制造中的甲烷排放如果得不到妥善處理，不僅與灰氫相比并未減少多少碳排放，其碳足跡比天然氣或煤取暖都高出20%以上。一時間難以分辨，究竟誰才是低碳能源？

研究者認為：“氫是一種清潔燃料，但前提是它必須以清潔的方式生產，并以清潔的方式使用。”

值得一提的是，在分析藍氫的碳排放時，研究已按照碳捕集與封存最佳效果設計。它假設被捕獲的二氧化碳可以無限期儲存到未來的幾十年甚至幾個世紀，然而，因為人類尚未有如此漫長的項目周期實踐，在商業規模上的項目能否達到如此之高的封存水平也是一個未知數 [8]。

國際可持續發展研究所聯合董事格雷格·穆蒂特解釋稱：“天然氣的開采和運輸都存在無組織排放和基礎設施泄漏，鑒于碳預算有限，我們負擔不起?！?/span> [9] 因此，使用由天然氣生產的藍氫與直接使用天然氣相比，沒有任何減碳優勢。研究者甚至認為：藍氫最好被看作是一種碳中和能源探索中的干擾和噪音，對藍氫的大力支持可能會拖延那些實現全球能源經濟真正脫碳的必要行動，就像頁巖氣作為一種橋梁燃料，以及一般的碳捕獲和封存作為所謂 “托底” 一樣 [10]。

英國智庫查塔姆研究所高級研究員丹尼爾·奎金說，“碳捕集與封存的能源懲罰是一個巨大的挑戰，可能比許多開發商愿意透露的要高得多?！?他指出，俄烏沖突后目前的高油價也將推高藍氫生產的價格，“即使能像沙特阿拉伯那樣直接獲得石油和天然氣，且不受全球價格波動的影響，也仍然更傾向于出售天然氣而不是藍氫，因為這樣收益更大。” [11]

但俄烏沖突同樣推動了歐洲天然氣價格直線上漲。從2021年的6美元/美元/百萬英熱單位（MMBtu），突破30美元/ MMBtu，這一數值完全在歐洲綠氫平準化成本區間之內，如果使用來自中國的電解槽，成本還能進一步下降，提高了歐洲綠氫價格的競爭力 [12]。雖然隨著未來沖突平緩，天然氣依然會保持價格優勢，這一事實也給予了綠氫重要的未來發展窗口期。

中國在3月印發的氫能中長期規劃 [13] 也明確了綠氫發展的方向，參與氫能規劃編制的中國國際經濟交流中心科研信息部部長、能源政策研究所負責人景春梅告訴《知識分子》，和一些國家解決能源保供的訴求不同，我們國家發展氫能主要是服務 “雙碳” 戰略，解決能源綠不綠的問題。加上碳捕集在技術、商業模式上都還沒有完全成熟，市場大規模應用還有困難，不能滿足我們對于氫能的整體構畫和需求。

大規模綠氫制備尚在探索

“以綠色低碳為前提，明確鼓勵的是綠氫?！?景春梅說。

而最根本的限制條件來自于制備階段的效率和經濟性。

綠氫制備目前僅占全部氫氣制造量的3-4% [14]，主要依賴于大規模風能和太陽能發電，然后通過電解水生產氫氣。該方式較為成熟，但也有著能源轉換率較低、能耗較大等突出問題。因此，針對綠氫制備，學界也在探索生物制氫、電催化、光催化等多種途徑。

尤其在中國，很多綠氫獨創性成果案例是基于其他反應副產物產氫而獲得研發靈感的，比如污水處理，在廢棄資源再利用的同時推動綠色制氫研究。

早期氫氣往往是作為很多反應的副產物，最后被燃燒釋放，并沒有得到妥善的資源化利用。1990年，哈爾濱工業大學教授任南琪發現了特定細菌在有機廢水處理中可以產生氫氣的現象。注意到這一細節之后，他將原目標 “處理有機廢水” 轉為 “產氫”，變廢為寶。并進行了工業化生產，建立了世界上第一條發酵法生物制氫生產線 [15]。該方法兼顧低排放、資源利用和廢水處理，且氫氣制備成本壓在了每立方米1.4元以內，然而，畢竟是以有機廢水為原料，產量不能滿足工業需求，大范圍推廣仍有困難。

但污水處理工藝依然啟發了其他領域的制氫反應，例如光催化。以最近哈爾濱工業大學的一項光催化產氫成果 [16] 為例，其起點仍然是污水處理。實驗獲得的PTA納米片具有較好的光催化活性，內建電場強度增強10.3倍，制氫效率達到118.9毫摩爾每小時每克，優于30-40毫摩爾每小時每克的平均水平?！按送?，得益于有機材料的柔性，PTA與無紡布牢固結合制備成器件，光照下依舊保持優異的產氫性能。” 其作者郭燕說到。

還有比如微生物電解碳捕獲技術等，使污水處理變為負碳反應，但反應仍然高度依賴于有機廢水這一原料，難以實現大規模制氫應用?！皬U水里的有機物濃度是有限的，能被發酵細菌處理的部分則更有限”，哈爾濱工業大學深圳校區教授路璐說。

有機廢棄物不僅有水，還有固體，比如塑料。數據顯示，2021年，我國年PET塑料瓶消費量可達949萬噸 [17]。針對這一豐富的廢棄資源，有研究采用非貴金屬電催化劑實現了對廢棄PET塑料的處理和利用，電催化反應轉化廢棄PET塑料為高附加值的對苯二甲酸、二甲酸鉀和氫氣 [18]。

該研究作者、清華大學副教授段昊泓告訴《知識分子》，當我們提到電催化，自然而然想到的就是電解水，但他關注電解水過程中陽極的析氧反應。電解水分陰陽兩極，其實是兩個反應在同時進行。然而，這兩個反應所需要的原料卻不一樣，在這一過程中，真正的困難來自于陽極緩慢的動力學特征。

他打了個比方：“陽極拖了后腿，想要推它一下加把勁兒，就得給它能源。因此這個過程最為耗電，在當下電能依賴于化石能源的基礎上，就產生了很多碳排放。”

他不去開發陰極的高效催化劑，而是把陽極的析氧反應替代掉，讓它替代成熱力學和動力學更有利的陽極反應，比如說塑料降解?！斑@樣一方面，陰極產氫整體能耗降低了；另一方面，陽極得到了比氧氣更有價值的苯二甲酸、二甲酸鉀等，同時也降解了廢舊塑料”。經過初步的技術經濟核算，處理一噸廢塑料，可以收入350美元，使得該反應有利于塑料的高附加值回收。

“整體而言，中國在堿水制氫技術上屬于全球優勢的領跑狀態”，景春梅表示，“但是，該技術不太適應風光資源的波動性，一會兒有、一會兒沒有，嚴重影響制氫效率。而其他技術路線，我國普遍落后，涉及到質子交換膜、碳脂這些關鍵技術、關鍵材料，技術上尚存瓶頸，還依賴進口，所以導致成本高，項目不具有經濟性”。

遏制氫制備的碳排放，還只是個開始

制氫領域的技術突破，僅僅是氫能經濟性和氣候效益的一環。從氫能用的全生命周期來看，不僅是制取過程，其運輸部分也需要進一步優化。

當前，氫運輸主要有如下幾個方式：高壓（拖車）運輸，液化運輸，低壓（管道）運輸等。而我國主要依賴于近距離的長管拖車，其運輸重量在每車250-460千克不等 [19]，石油和液化天然氣的單車運輸量遠高于此。以單輛槽車37立方米的容積為例，液化天然氣密度因其組分不同在430-470千克/立方米不等，據此計算，單個液化天然氣槽車最高裝載量為17噸左右，遠高于氫氣長管拖車 [20]。

受成本和技術限制，長管拖車仍然是以燃油車為主，燃油貨車滿載與空載之間的單位距離油耗有著較大差距，受路況、車速、駕駛員操作水平等因素影響，以運量350千克的氣氫長管拖車運輸時，百公里油耗約為2升 [21]，而載重為19.5噸的液化天然氣槽車百公里油耗為35升。

假設柴油車單位油耗碳排放相同，那么運輸一噸氣氫的碳排放，比運輸一噸液化天然氣要高出很多。即使算上氫的能量密度較高（約為天然氣的2.5-2.7倍），綜合比較下，排放仍然遠高于液化天然氣。倘若拖車全部技術升級換為燃料電池卡車，其排放問題固然迎刃而解。

然而，出于防爆安全考慮，目前我國的法律法規不允許鋰電池車運輸氫氣，必須使用燃油車，鋰電池車的設計尚未達到氣體防爆的標準。以氫運氫是個好辦法，降低了燃油價格、做到了運輸零排放，但是目前還沒有類似案例。

因此，若要解決運輸帶來的高排放問題，轉為液氫及管道運輸非常必要。

液化氫氣并運輸需要保持溫度在-253°C以下，在長途運輸中會有一部分不可避免的蒸發（典型估計為每天1%）[22]。液化過程本身耗能較多，每運輸1kg氫氣消耗7-10kWh能量。根據歐盟氫液化技術項目IDEALHY，當今的技術需要電能消耗為12kWh/kg液態氫（而液化1千克天然氣的設施和動力耗電量則只有0.85kWh），大量的電能被消耗以滿足液氫的低溫條件，而氫氣本身的熱值只有33kWh/kg。

美國能源局2020年數據顯示，一度電的碳排放為0.386千克，因此液化1千克氫需要排放4.632千克的二氧化碳（不同國家有所不同），然而1千克天然氣燃燒的碳排放卻只有3千克 [23]。根據EMBER發布的2022全球電力評論，全球清潔能源發電量占據38%，而一度電還有62%來自于化石能源 [24]。在仍然大量依賴化石能源發電的當下，如果只是為了減碳，液化運輸的氫是得不償失的。

若要實現氫能的低排放運輸，利用管道運輸最為可取。然而，管道運輸成本較高，從單位能源輸送效率分析，小型氫能管道的單位能量的輸送費用是天然氣主干網的40倍，是特高壓電網的25倍，需要前期大量的基礎設施建設。目前而言，建造技術上也仍有諸多挑戰，能否達到成本與環境效益的雙贏，還取決于未來的技術發展 [25]。

問題很多，信心仍在

當下氫能利用仍然面臨諸多考驗，無論在技術儲備、國家政策、市場，還是供應鏈層面，業內認為可能還需要一段時間。此言非虛，2000年前后創立的一些氫能技術企業，因為居高不下的造價，被迫將目光轉向氫燃料電池玩具車，用于家用玩具和學校教具。這類產品在歐美、日本賣得非常好，利潤反哺其他產品的虧損，讓企業得以生存下來。如今支持政策增加，才逐步緩解這一 “曲線救國” 的現象。

但是，面對碳中和與碳達峰的壓力，部分行業（例如非電行業）可能沒有更好的清潔能源替代品?？紤]到生物質能源、資源上的限制，以及碳捕捉與封存技術存在的不確定性，氫能及其產物（例如氨）仍是部分行業走向碳中和的必要選擇。

圖3 承諾目標情景下，中國各項措施實現的能源體系二氧化碳減排量 | 圖源IEA：中國能源體系碳中和路線圖

氫航科技董事長劉海力告訴《知識分子》，氫能規劃進一步提升了產業界的信心，投資人也在相繼關注氫能發展。國家目標是2025年要部署約5萬輛氫能車，地方政策和財政支持都會調動企業的積極性。

景春梅也說，這幾年，大家對于氫能抱有特別高的熱情，全球也逐步形成共識，認為氫能是走向碳中和的技術。但我國此前一直沒有表態對氫能是什么態度，甚至對其是不是能源都沒有定性。規劃發布相當于給國內外釋放一個信號，中國是支持氫能發展的，將會在四大領域推動氫能應用?！耙巹澇隽艘院螅芏嘣瓉淼捻椖考铀俾涞亓耍饲?，有時候更多是資本市場炒作，雷聲大、雨點小，真正真金白銀落地少；氫能規劃之后，這些項目落地速度加快。”

劉海力說，過去我們提及的氫能主要還是灰氫。我國工業基礎雄厚，每年工業副產物產氫就達到一千萬噸左右，而這種副產物制造的氫氣來源非常復雜，純度和碳排放也都差距很大。一些制氫企業過去是做焦炭的，并非清潔行業，但是根據減碳減污需求也在不斷進行碳、硫、苯回收，甚至還能將回收的炭黑賣往國外?！斑@是一個走向環保低碳，將過去零價值產物再利用的過程，并非是為了造氫而造氫，用總比不用好。雖然目前還達不到碳中和的要求，但是要給產業界以時間?！?/span>

劉海力認為，減少氫能發展中的碳排放需要提高上下游和各環節的效率，也仰賴相關法規的推動。中國在政策上，相較于發達國家仍有一定的區別。例如，對于氫氣的高壓氣瓶，發達國際允許70兆帕，而中國限制為35兆帕，可見相關規劃政策還有進一步提升的可能性。無論是大功率的電解槽，還是加氫站的建造與設計，低碳節能效益仍有很大的提升空間。

另外，我國當前政策主要集中于氫能重卡這一比較細節的領域，對于其他運輸工具，例如氫能二輪車、氫能無人機等新產品以及對新產品的檢測與認證服務，仍缺乏相應的法律法規。簡而言之，產品有了，能否上路還是個問題，因為沒有規定，更沒有檢測和辦法執照的機制。

橫向對比來看，日本的政策更傾向于將氫作為能源本身，去支持探索氫能的更多利用形式，例如松下就在做基于氫能的家庭熱電聯控；英國也在給氫動力航空較大的補貼。如何滿足產業界高速發展的需要，同時保證氫能利用的安全平穩，減少政府對與公共安全的擔憂，需要在政策的支持下，學術界和產業界的進一步合作。

參考文獻：

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9.https://www.iisd.org/articles/iisd-news/why-hydrogen-not-answer-petrostates-woes-0

10.https://mp.weixin.qq.com/s/2OJHVphnZXUBHJMObTE4tA

11.https://www.iisd.org/articles/iisd-news/why-hydrogen-not-answer-petrostates-woes-0

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http://www.hqhunt.com/newsdetail?article_id=3425

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https://ember-climate.org/app/uploads/2022/03/CN_Report-GER22.pdf

25.國際燃氣網，《國內最長氫氣運輸管道項目啟動》，ZAKER，2021-06-16

https://gas.in-en.com/html/gas-3574996.shtml

制版編輯 | 姜絲鴨

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