氫是一種化學(xué)元素，元素符號H，在元素周期表中位于第一位，其單質(zhì)形態(tài)為氫氣，是宇宙中最為豐富、最輕的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%（太陽的組成物質(zhì)的四分之三以上都是氫，還有一部分是氫核聚變產(chǎn)生的氦）。氫具有燃燒熱值高的特點(diǎn)，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氫燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，可持續(xù)發(fā)展。
由于氫高熱值的特性，所以廣泛應(yīng)用于航天燃料，我國的長城五號運(yùn)載火箭就是采用的大推力氫氧發(fā)動機(jī)，其燃料便是液氫。前段時間NASA一再推遲發(fā)射的“阿爾忒彌斯1號”所采用的的SLS火箭同樣采用液氫為燃料，而推遲的原因就是液氫泄露。氫能被認(rèn)為是航空業(yè)未來實(shí)現(xiàn)污染物零排放和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)太空空間自由進(jìn)出的終極能源。
長征五號運(yùn)載火箭將嫦娥五號發(fā)射升空
2022全球能源轉(zhuǎn)型高層論壇于9月17日在京開幕，面對當(dāng)前日趨嚴(yán)峻的氣候挑戰(zhàn)，我國立足碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，積極推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿φ饾u釋放。
國家能源局局長章建華表示：我國大規(guī)模儲能、氫能等技術(shù)不斷取得新進(jìn)展，為推動能源發(fā)展變革提供更有力支撐。中國工程院院士、中國工程院原副院長干勇表示，保守估計，2050年氫能在我國終端能源體系中占比約10%，2060年占比將達(dá)約15%，成為我國能源戰(zhàn)略的重要組成部分，氫能將納入我國終端能源體系。
風(fēng)光電制氫
目前制氫主要要有三種方式：
一是“灰氫”：指利用化石燃料（例如石油、天然氣、煤炭等）經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣，但在生產(chǎn)過程中會有二氧化碳等污染物排放，所以稱之為“灰氫”。
二是“藍(lán)氫”：指在生產(chǎn)“灰氫”的同時，使用碳捕捉、利用與儲存（CCS）等先進(jìn)技術(shù)捕獲二氧化碳等污染物。
三是“綠氫”：指利用可再生能源發(fā)電進(jìn)行電解水制氫，從源頭上實(shí)現(xiàn)了二氧化碳零排放。
電解水制氫
在以前氫能一直沒有被看好，主要是制氫成本高，尤其是“綠氫”的制氫成本最高，所以市場上大部分氫能主要是“灰氫”。制氫成本高和“灰氫”依然存在碳排放，所以氫能一直處于一個十分尷尬的狀態(tài)。
“綠氫”曾經(jīng)被認(rèn)為是不切實(shí)際的氫氣制取路線，用電分解水制取氫氣，氫氣燃燒再次變成水，再這個循環(huán)過程中會存在能量損失，感覺跟脫褲子放屁一樣。再說了，電費(fèi)那么貴，制氫成本高的離譜，怎么看都不劃算。
太陽能發(fā)電
但是隨著光電和風(fēng)電的迅速崛起，便讓用太陽能和風(fēng)能發(fā)電再電解水制氫成為了可能。目前，中石化在制氫領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，是國內(nèi)最大的氫氣生產(chǎn)企業(yè)，2021年產(chǎn)氫氣約390萬噸，占全國氫氣產(chǎn)量的11%。它發(fā)展的方向便是“綠氫”，用太陽能發(fā)電再制氫。中石化投資近30億元在我國太陽能資源最豐富的新疆地區(qū)，啟動了中石化庫車綠氫項(xiàng)目，占地面積約500畝，該項(xiàng)目將新建裝機(jī)容量300MW、年均發(fā)電量6.18億千瓦時的光伏電站，年產(chǎn)能2萬噸的電解水制氫廠。
隨著氫能的崛起，氫能源動力汽車再次看到了曙光，我感覺電動汽車正在瑟瑟發(fā)抖！
話說回來，地球上的水資源十分豐富，利用太陽能發(fā)電再電解氫，然后氫能燃燒完成后又變成水，是一個可以無限循環(huán)利用的能源，相當(dāng)于把太陽能儲存起來使用，所以氫能稱之為地球的“終極能源”當(dāng)之無愧！
左為月球南極，右為月球北極
那么再來說說月球，現(xiàn)已探明月球兩極存在水冰，上圖綠色部分是可能存在水冰的地方，有了水一切就都好辦了，不僅可以為航天員提供飲用水，而且可以電解制氫為火箭提供燃料，為人類在月球建立基地提供極大的便利。NASA重返月球的“阿爾忒彌斯計劃”就有在月球北極建立月球基地的任務(wù)。
月球基地效果
而月球上的發(fā)電則需要運(yùn)用到另一項(xiàng)技術(shù)，那就是核聚變發(fā)電，這里就不得不提到月球上廣泛存在的氦3。氦-3氣體是進(jìn)行核聚變反應(yīng)發(fā)電的優(yōu)質(zhì)、高效燃料。月球表層就有豐富氦-3資源，只需加熱到合適的溫度，90%以上的氦-3就會釋放出來。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計算，利用氚和氦-3的熱核聚變反應(yīng)，1公斤氦-3可以發(fā)電10000千瓦，那么10噸氦-3就能滿足我國一年所有的能源需求，100噸氦-3便能提供全世界使用一年的能源總量，可見月球的氦3足夠支持月球的太空活動。
可控核聚變發(fā)電
近日《南華早報》報道了一個讓人驚喜的消息，中國頂級科學(xué)家稱核聚變發(fā)電距離我們只有6年的時間了，據(jù)這位科學(xué)家表示，我國已批準(zhǔn)建設(shè)世界上最大的脈沖驅(qū)動器，計劃在2028利用核聚變能并網(wǎng)發(fā)電，說明我國在核聚變發(fā)電方面取得了巨大突破。
把這些事件和我們的航天事業(yè)結(jié)合起來，我們就可以整理出一條清晰的線路：氫能將成為航天時代主要能源，依靠太陽能等清潔能源電解水制氫為地球提供源源不斷的氫能，使火箭發(fā)射不再受到能源掣肘；在月球我們通過建立核聚變發(fā)電站消耗月球上的氦3電解月球兩極的水獲得源源不斷的氫能，為月球的火箭發(fā)射提供了能源保障，在空天飛機(jī)技術(shù)成熟的條件下，在地球和月亮之間自由往返便成為了可能！
“大航天時代來臨，旅居月球未來可期”，終極能源“氫能”為月球旅行提供能源保障！
關(guān)注我，下一篇我們來說下旅居月球的空間規(guī)劃！
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