毛宗强 清华大学教授，博士生导师，国家科技部氢能"973"项目首席科学家；中国-意大利氢能合作项目中方负责人，国际太阳能学会理事，中国太阳能学会常务理事，中国太阳能学会氢能专业委员会主任，中国电工学会氢能发电装置专业委员会委员。 对许多人来说，“氢能”并不是一个十分熟悉的字眼。事实上，在传统的煤炭、石油和天然气等化石燃料给人类带来环境污染、温室效应等诸多问题的当今，许多国家，尤其是许多发达国家已将“洁净”的氢能作为自己的未来能源而加紧研究。那么，我国作为一个发展中国家，在迫切需要能源满足自己的建设和发展的同时，在新兴的氢能领域开展了哪些工作呢？为此，记者近日走访了国家“973”项目“氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究”首席科学家之一、清华大学教授毛宗强。
记者：毛教授，氢能作为一种新能源，在世界范围内还没有引起普通人的关注，但据资料显示，许多发达国家已纷纷将氢能作为一种极为重要的未来能源。我想，这肯定与当前全球范围内传统能源的利用及其所引起的众多问题紧密相连。
毛宗强：是的。氢能被提上人类未来能源的议程是大势所趋。众所周知，当今世界，为了解决能源短缺、环境污染日益严重和经济持续发展等问题，洁净的新能源和可再生能源的开发已是迫在眉睫。对我国来说，交通运输的能耗所占比重愈来愈大，与此同时，汽车尾气污染已经成为大气污染特别是城市大气污染的最重要因素。
由此可以看出，寻找新的洁净能源无论对整个世界还是对我国的可持续发展都有着特别重要的意义。氢能作为一种洁净的可再生能源，同时又具有可储可输的特点，从长远上看，它的发展可能带来能源结构的重大改变，而在目前它是一种理想的低污染或零污染的车用能源，国际上公认在不远的将来氢燃料汽车将是解决城市大气污染的最重要途径之一。因此，氢能作为解决当前人类所面临困境的新能源而成为各国大力研究的对象便是情理之中的事了。
记者：听说，国外已在数年前启动氢能研究，这对我国是一个很大的压力，能否介绍一下国外氢能研究的概况？
毛宗强：国际上氢能研究从20世纪90年代以来受到特别重视。美国早在1990年就通过了Spark M.Matsunaga氢能研究与发展、示范法案。该法案指导美国能源部启动了一系列氢能研究项目，并促成了氢技术顾问团HTAP 的成立。1992年通过的能源政策法案特别强调了氢能的发展。1996年美国国会又通过了氢能前景法案，决定在1996—2001年间再花费16450万美元，用于氢的生产、储运和应用的研究、开发与展示。日本通产省于1993年启动了WE-NET项目，到2020年计划投入30亿美元开发氢能系统的关键技术。欧洲和加拿大计划合作利用Quebec的廉价水电制氢，液化运往欧洲使用。氢燃料电池公共汽车已经在美国芝加哥市和加拿大温哥华市完成了为期三年的商业化示范运行，非常成功。计划2003年起在美国加州和欧洲10城市进行25-30辆燃料电池公共汽车的示范运行。这将进一步向世人展示氢能会给人类社会带来更多的福音。
记者：2000年，“973”项目“氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究”正式立项。“973”项目既面向未来，又立足现实。作为首席科学家之一，能否谈谈该项目的总体设想和拟解决的关键科学问题。
毛宗强：大家从我们所从事项目的题目就可以看出，该项目分为3大部分——氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的研究。我们认为，氢的规模制备是氢能应用的基础，氢的规模储运是氢能应用的关键，氢燃料电池汽车是氢能应用的主要途径和最佳表现形式，三方面只有有机结合才能使氢能迅速走向实用化。而其中储氢研究的重大突破是整个研究体系的关键。
为此，结合我国国情，我们的主要研究集中在以下几方面：在氢能规模制备领域，进行车载有机燃料非稳态制氢及多反应耦合过程、生物质高效制氢反应机理等研究；在氢能规模储运领域，进行超临界条件下氢的吸/脱附行为规律及其储放氢机理、高储量金属氢化物材料储放氢，“氢浆”储氢体系的平衡与传递过程、有机材料储放氢可逆过程等研究；在氢燃料电池领域，进行相关催化剂的化学剪裁基础、构-性关系及电催化过程机制，燃料电池用关键材料的制备科学，燃料电池组多相流反应基础科学问题及电池组失效理论等研究。直接燃煤氢气的内燃机和锅炉也是氢能利用的主要用途，本项目由于经费有限，这次未能开展这方面研究。
记者：两年来，你们的研究取得了哪些成果？
毛宗强：一般说来，像“973”这样的基础研究项目在短时间内不可能取得重大研究突破。不过，我们还是取得了一些成果。举例来说，在制氢中，通过深入的热力学、动力学分析，剖析了甲醇、汽油氧化重整规律，丰富了氢源理论，为催化剂的改进、反应器的有效设计奠定了基础，研制出了具有自主知识产权的甲醇氧化重整、水蒸气重整催化剂体系，实现了工程放大。在生物制氢方面还发现了新的制氢菌种。在纳米碳储氢中，制成了超长纳米碳管——20厘米长纳米碳管，这项成果已刊登在《科学》杂志上。在相关燃料电池研究中，提出氢能燃料电池的模型，一些关键材料如催化剂实现了自己制造。在当前被世界各国看好的质子交换膜燃料电池的研究中，其核心材料——质子交换膜已有自己的产品了。
记者：总结两年的研究，您认为最初的研究思路是否正确？在以后3年里，你们研究的重点在哪里？
毛宗强：现在看来，当初设定的研究思路是正确的，铺开了氢能研究的摊子，先着重在燃料电池车相关问题，推动了“863”相关项目的立项。当然，我们对其中部分不切合实际的课题也进行了调整，如有关有机化合物远距离传输的研究就被取消。
后3年的研究中，我们工作的重点便是坚持执行原计划，将研究队伍再集中一些，并对具体的研究工作细化。我们将继续朝当初的预定目标努力：研究规模制氢、规模储氢和相关燃料电池全过程的基本科学问题；发展车载制氢和绿色制氢、储氢基本原理与基础理论，建立影响燃料电池组均匀性的数学模型，提出电池组失效理论，为其实用化提供坚实的科学依据；同时在制氢、储氢和燃料电池所需关键材料的制备科学方面致力创新，拥有自主知识产权；创立与完善氢能规模制备、储运和燃料电池应用的知识体系的基本框架，为我国燃料电池汽车大规模应用奠定基础。
氢能作为未来人类能源，还有许多未知领域等待人类去开发、利用；其基础研究也不是短短的五年就可以“毕其功于一役”。一方面我们要抓紧研究工作，另一方面也不能浮躁行事。希望通过若干个“973”研究，与世界各国科学家一道推动氢能进展，指导21世纪氢能的规模应用实践。
