大航天时代来临，旅居月球未来可期能源布局之氢能篇

　　氢是一种化学元素，元素符号H，在元素周期表中位于第一位，其单质形态为氢气，是宇宙中最为丰富、最轻的物质，它构成了宇宙质量的75（太阳的组成物质的四分之三以上都是氢，还有一部分是氢核聚变产生的氦）。氢具有燃烧热值高的特点，是汽油的3倍，酒精的3。9倍，焦炭的4。5倍。氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，可持续发展。
　　由于氢高热值的特性，所以广泛应用于航天燃料，我国的长城五号运载火箭就是采用的大推力氢氧发动机，其燃料便是液氢。前段时间NASA一再推迟发射的阿尔忒弥斯1号所采用的的SLS火箭同样采用液氢为燃料，而推迟的原因就是液氢泄露。氢能被认为是航空业未来实现污染物零排放和可持续发展的关键，是实现太空空间自由进出的终极能源。
　　长征五号运载火箭将嫦娥五号发射升空
　　2022全球能源转型高层论坛于9月17日在京开幕，面对当前日趋严峻的气候挑战，我国立足碳达峰、碳中和目标，积极推动氢能产业发展，氢能产业发展潜力正逐渐释放。
　　国家能源局局长章建华表示：我国大规模储能、氢能等技术不断取得新进展，为推动能源发展变革提供更有力支撑。中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇表示，保守估计，2050年氢能在我国终端能源体系中占比约10，2060年占比将达约15，成为我国能源战略的重要组成部分，氢能将纳入我国终端能源体系。
　　风光电制氢
　　目前制氢主要要有三种方式：
　　一是灰氢：指利用化石燃料（例如石油、天然气、煤炭等）经过化学反应产生的氢气，但在生产过程中会有二氧化碳等污染物排放，所以称之为灰氢。
　　二是蓝氢：指在生产灰氢的同时，使用碳捕捉、利用与储存（CCS）等先进技术捕获二氧化碳等污染物。
　　三是绿氢：指利用可再生能源发电进行电解水制氢，从源头上实现了二氧化碳零排放。
　　电解水制氢
　　在以前氢能一直没有被看好，主要是制氢成本高，尤其是绿氢的制氢成本最高，所以市场上大部分氢能主要是灰氢。制氢成本高和灰氢依然存在碳排放，所以氢能一直处于一个十分尴尬的状态。
　　绿氢曾经被认为是不切实际的氢气制取路线，用电分解水制取氢气，氢气燃烧再次变成水，再这个循环过程中会存在能量损失，感觉跟脱裤子放屁一样。再说了，电费那么贵，制氢成本高的离谱，怎么看都不划算。
　　太阳能发电
　　但是随着光电和风电的迅速崛起，便让用太阳能和风能发电再电解水制氢成为了可能。目前，中石化在制氢领域处于领先地位，是国内最大的氢气生产企业，2021年产氢气约390万吨，占全国氢气产量的11。它发展的方向便是绿氢，用太阳能发电再制氢。中石化投资近30亿元在我国太阳能资源最丰富的新疆地区，启动了中石化库车绿氢项目，占地面积约500亩，该项目将新建装机容量300MW、年均发电量6。18亿千瓦时的光伏电站，年产能2万吨的电解水制氢厂。
　　随着氢能的崛起，氢能源动力汽车再次看到了曙光，我感觉电动汽车正在瑟瑟发抖！
　　话说回来，地球上的水资源十分丰富，利用太阳能发电再电解氢，然后氢能燃烧完成后又变成水，是一个可以无限循环利用的能源，相当于把太阳能储存起来使用，所以氢能称之为地球的终极能源当之无愧！
　　左为月球南极，右为月球北极
　　那么再来说说月球，现已探明月球两极存在水冰，上图绿色部分是可能存在水冰的地方，有了水一切就都好办了，不仅可以为航天员提供饮用水，而且可以电解制氢为火箭提供燃料，为人类在月球建立基地提供极大的便利。NASA重返月球的阿尔忒弥斯计划就有在月球北极建立月球基地的任务。
　　月球基地效果
　　而月球上的发电则需要运用到另一项技术，那就是核聚变发电，这里就不得不提到月球上广泛存在的氦3。氦3气体是进行核聚变反应发电的优质、高效燃料。月球表层就有丰富氦3资源，只需加热到合适的温度，90以上的氦3就会释放出来。根据试验数据计算，利用氚和氦3的热核聚变反应，1公斤氦3可以发电10000千瓦，那么10吨氦3就能满足我国一年所有的能源需求，100吨氦3便能提供全世界使用一年的能源总量，可见月球的氦3足够支持月球的太空活动。
　　可控核聚变发电
　　近日《南华早报》报道了一个让人惊喜的消息，中国顶级科学家称核聚变发电距离我们只有6年的时间了，据这位科学家表示，我国已批准建设世界上最大的脉冲驱动器，计划在2028利用核聚变能并网发电，说明我国在核聚变发电方面取得了巨大突破。
　　把这些事件和我们的航天事业结合起来，我们就可以整理出一条清晰的线路：氢能将成为航天时代主要能源，依靠太阳能等清洁能源电解水制氢为地球提供源源不断的氢能，使火箭发射不再受到能源掣肘；在月球我们通过建立核聚变发电站消耗月球上的氦3电解月球两极的水获得源源不断的氢能，为月球的火箭发射提供了能源保障，在空天飞机技术成熟的条件下，在地球和月亮之间自由往返便成为了可能！
　　大航天时代来临，旅居月球未来可期，终极能源氢能为月球旅行提供能源保障！
　　关注我，下一篇我们来说下旅居月球的空间规划！
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