2015年全球達成應對氣候變化“巴黎協定”，全球應對氣候變化的形勢日漸緊迫，大多數國家都在積極發展低碳新能源，以實現其應對氣候變化的承諾。在發展風電和太陽能等可再生能源主流之外，氫能的發展也逐漸受到關注，因其具有高效、清潔以及便于規?；鎯Φ忍攸c。一些國家和地區如美國、歐盟、日本和韓國等都在氫能基礎研究、應用研究方面進行了大規模投入，其中日本最為突出，日本政府制定了發展氫能和燃料電池的戰略路線圖。本文將簡要說明日本發展氫能的原因，并梳理發展氫能的優勢和挑戰。

日本發展氫能的原因：國家能源安全和碳減排目標

2017年12月日本政府發布“氫能基本戰略”，提出了氫能應用戰略步驟和目標。“氫能基本戰略”旨在實現氫能平價生產，建立涵蓋從生產到下游市場應用的整個供應鏈，除了燃料電池車還包括氫能發電、燃料電池船運、化工生產行業氫氣替代天然氣等應用。該戰略也闡明了日本大力發展氫能的原因，歸結起來主要是能源安全、環境保護、節約能源以及促進相關產業發展。下文就主要有兩點，一是能源安全考慮多樣化能源供給、提高能源自給率;二是構建深度脫碳的能源系統，實現減排目標。

1保障國家能源安全

日本的一次能源極度匱乏，工業生產和日常生活的能源都大量依靠進口。目前日本約94%的一次能源依賴從海外進口的化石燃料，大約87%的石油主要從中東地區進口。加上日本福島核電站事故的影響，核能在能源結構中的角色在弱化，日本能源自給率只有6%-7%。為實現能源安全，提升產業競爭力，日本加快了發展可替代性能源的步伐。而氫能由于其能源高效性，清潔性以及制造源和制造方法多樣性，成為日本替代性能源選擇之一。

2有助于實現碳減排目標

日本在巴黎協定中制定了到2030年減少26%的碳排放(與2013年的排放量相比較)的目標。其中電力部門的排放占總排放量的4成，但是基于目前日本發電依賴于煤電和核電，較低的可再生能源發電比例，實現這一目標挑戰較大。關于制氫路線，日本現階段主要是從化石燃料制氫，“氫能基本戰略”提出到2030年要確立國內可再生能源制氫技術，構建國際氫能供應鏈，長期目標是利用碳捕獲(CCS)技術實現平價化石燃料(如褐煤)的脫碳制氫和可再生能源制氫。因此，結合碳捕獲技術和可再生能源制氫技術，氫能成為日本實現碳減排目標的重要途徑。

圖1. 日本關于氫能和燃料電池的戰略路線圖

來源：Ministry of Economy, Trade and Industry (METI)

氫能特點：高效、清潔、生產過程的高能耗

1氫能是高效率能源

單位質量的熱值來看，氫氣是汽油的三倍，是高能量密度的燃料。雖然氫氣的體積能量密度不高，現在成熟儲氫技術70MPa下的氫氣體積能量密度約為汽油的三分之一，如果低溫液態儲氫和儲氫合金技術能夠有突破，體積能量密度有望提高1.5-2倍。氫能源既可以通過傳統熱機也可以通過燃料電池利用，燃料電池具有更少的能量損失，能量利用效率更高[3]。

2氫能具有規?；瘍Υ娴膬瀯?/strong>