中国开发钍反应堆的同时也在开发氢能技术的原因
每当笔者提到应该对中国的科学技术保持警惕时,总会有人反应说美国仍然领先。
这话没错。美国依然稳坐科技领域第一的位置。但如果讨论这些科技对现实世界的影响,即在产业技术中的应用程度,美国未必就是第一。
中国在科技政策中始终采取产业化、与实体经济整合的方法,因此在应用技术方面,中国也不容小觑。
今天要讨论的主题是氢能源。在氢燃料方面,今年中国的年度环保氢气生产能力突破22万吨,位居世界第一。
中国的氢能技术现状
今年10月,安徽师范大学校长熊宇杰（音译）及其研究团队利用激光辐射产生的效应,成功制造出亚纳米级高熵合金。
该方法具有广泛的通用性,可以制造包含多达10种金属元素的亚纳米级高熵合金(可在Nature Materials上查阅)。他们不仅"融合"了五种以上不同的金属,制造出结构均匀的新型合金——"高熵合金",而且实现了亚纳米级的极小尺寸。
研究团队介绍说,用金、铂、钌、铑、铱等5种金属制造的亚纳米级高熵合金作为水电解催化剂,显示出优异的氢气和氧气生成活性及稳定性。
中国的科技项目总是伴随着应用技术
如前所述,中国的科技项目绝不是纯科学项目。它总是伴随着产业化、供应链技术,相关的各类项目同步推进。如果国家在推进制氢技术,那么应用氢能的产业技术项目也会同步推进。
例如,中国首个使用氢气而非石油的航空发动机于11月27日发布。在亚洲通用航空展上公开的这款兆瓦级混合动力发动机,既拥有纯电动机的高功率密度,又继承了航空发动机的可靠性,据称比传统动力更高效。
这是继今年8月大连化学物理研究所陈忠伟（音译）研究团队开发出高比例氢锂混合系统之后的又一成果。他们基于高比例超低温电池技术和高比例氢锂混合技术这两项核心技术,成功解决了工业无人机"飞行时间短、载重小"的行业难题。
有人可能会指出,航空应用需要很长时间。但氢能在陆地运输中的应用技术早已取得成果。
今年10月,中国首列氢能源观光列车"氢春号"在长春亮相。火车或货车等重型运输工具使用氢能具有竞争力已是众所周知的事实。同时,他们解决了在东北地区冬季严寒等低温环境下氢燃料电池性能下降的技术问题。齐齐哈尔这样的地方冬天气温降至零下40度,漠河甚至降至零下50度。
这些运输工具使用氢能将大大有助于中国的能源安全战略。因为现有的电力动力只能应用于乘用车,难以应用于货车或火车等重型设备。
当然,如果发电使用化石能源,特别是石油,那一切都毫无意义。中国在发电技术中应用非石油能源方面投入了战略性努力。
结果,单机容量世界最大规模的燃气火力发电站首次投运。今年11月还引进了国内单机容量最大、效率最高的燃气轮机,设备效率达64.15%。与现有百万千瓦级燃煤火电设备相比,效率提高了约17个百分点。
氢能源具有战略重要性的原因是为了"西电东送"
完成新能源技术开发和产业培育的中国开发氢能源的战略目的,不仅仅在于替代重型设备动力系统。
从国家层面看,由于迄今为止投资的大部分新能源发电系统集中在人口密度低、产业密度低的西部和北部地区,这些地区的发电量超过需求量,而传统产业发达地区东部和南部则发电量不足。
因此,中国推进了战略项目"西电东送"。即将西部地区产生的电力输送到东部地区的项目。为此正在建设大规模输电设施,并开发了输电技术。结果,在输电技术领域中国处于世界最高水平。
长距离输电效率低。克服这一问题的方案就是将西部地区的发电以可储存的方式储存后送往东部或至少中部地区。这样,中部地区的发电量就可以送往需求旺盛的东部地区。从而满足电力需求。在需要大量建设AI中心的第15个五年计划期间,发电和能源输送基础设施将变得更加重要。
为此正在开发多种技术。今年9月,据大连化学物理研究所介绍,该研究团队经过7年研究,成功开发出代表全新储能技术路径的首个氢阴离子原型电池。
预计将在大规模储能、储氢、移动电源、特殊电源等领域发挥重要作用。他们在氢阴离子导体开发及应用领域取得重要进展的基础上,开发了新型核壳结构氢阴离子电解质,并成功构建了首个氢阴离子原型电池。
实验数据显示,该电池正极首次放电容量达984mAh/g,经过20次充放电循环后仍保持402mAh/g的容量。研究团队进一步证实氢阴离子电池可以为电子设备供电,这意味着中国已实证了氢阴离子电池。2023年曾提出"晶格变形抑制电子传导"策略,开发出室温超高速氢阴离子导体。
必须关注第15个五年计划的原因
截至今年9月底,中国清洁氢项目投资额占全球30%,位居世界第一。中国的绿氢生产能力超过年产22万吨,占全球50%以上,建成的加氢站超过540座,占全球40%。
中国并未止步于此。"第15个五年规划"建议书包含了优先部署包括氢能和核聚变能源在内的六大未来产业的内容。推动量子技术、生物制造、氢能及核聚变能源、脑机接口、具身智能、第六代移动通信等成为新的经济增长动力。
中国在量子技术方面已达到与美国相当的水平。虽然稍后会讨论,但在生物制造方面中国也采取战略性方法。
在氢能或核聚变能源方面,虽然在纯科学技术或基础技术领域可能认为与韩国水平相似,但考虑到中国同步开发产业技术,笔者可以断言这些技术进入市场的速度中国方面会快得多。而且预计第15个五年计划将比过去所有计划更集中和专注于科技,将投入史上最多的资金和人力。
中国第15个五年计划的内容尚未发布,但因明年初必须在两会上经全国人大通过,目前各地方政府正在进行地方两会,审议并通过第15个五年计划内容(地方版)。据说目前约有15个地方政府发布了第15个五年计划草案。如果仔细监测,可以稍微推测中央政府层面第15个五年计划的内容。
据说广东省提出"产业与技术相互促进和强化",提出利用制造业基础,推动电子信息和装备制造等产业向高端水平升级等智能化转型。
浙江省提出进一步增强作为科技创新枢纽、先进制造业基地、人工智能创新发展枢纽的全球竞争力和影响力。
湖南省为增强原创创新能力,提出由领军企业组成联盟,涉及量子技术、航空航天、海洋工程等尖端领域,满足湖南省"4×4"现代产业体系的技术需求,构建"需求驱动型系统科研"的新模式。
韩国有什么样的国家战略?韩国在制定什么样的科技计划?韩国的科技计划与产业界和国家战略供应链有什么样的有机联系?至少笔者不得而知。只希望读者中有很多人了解这些。
韩国至今运营的是一旦制定就不会改变的科技计划。而且要被纳入科技计划,需要事先被纳入中长期规划。实际上是短期内难以改变的方式。
然而,在中美科技竞争日新月异取得成果和变化的今天,韩国还能用以往的方式运营国家科技体系吗?至少韩国不应该掌握和监测最大的潜在竞争对手中国正在推进什么科技、如何推进的现状吗?
最近韩国国家资源安全控制塔启动了。作者表示期待。
信息来源：hellodd