美国能源部氢能源计划的中心任务是研究、开发和示范（ RD & D ）燃料电池和氢的生产、供给和储存技术。在此基础上，从国内不同资源中生产的氢将能以一种清洁、安全、可靠和用得起的方式被利用在燃料电池车辆上和固定的电力设施上。开发氢能源将确保美国拥有丰富、可靠和用得起的清洁能源供给，从而保持美国在 21 世纪的繁荣。

    一、项目战略

    能源部目前正在进行氢研究、开发、示范、标准制定、知识普及和教育活动。这些活动是与汽车和动力设备制造商、能源和化工公司、电力和天然气公共事业、建筑物设计师、其它联邦机构、州政府机构、大学、国家实验室和其它利益相关组织等合作进行的。

    这些活动旨在为运输、固定电力设施和可移动电力设施解决氢能源系统的开发问题。固定电力应用设施包括：建筑物和制造设施中使用的热电联供系统、公共事业规模的电力系统，以及分散（较小规模）的电力系统。交通运输应用包括燃料电池和氢基础设施的发展。能源部资助的活动包括成本分摊的政府与私人合作项目，以解决高风险的、有碍氢作为能源载体广泛应用的关键性技术问题。这些努力在国家实验室和大学里的基础和应用研究中得到了加强。

    目前能源部出资开展的研发与示范项目 ( RD & D ）将为源于化石燃料、核和可再生材料的氢能源的近期、中期和长期生产、供给、储存和利用奠定基础。在近期，分散天然气转化法和电解法是最高效和经济的氢能源生产方法，但成本仍然太高。

    正如在政府的 FutureGen 项目（也称为一体化碳封存与氢研究计划）中所反映的，技术将仍然有待于进一步评估和开发，以从国内安全的煤炭资源中生产低成本的氢并捕获和封存 CO2 。随着二氧化碳管理战略的实施，由于美国丰富的煤炭资源及低成本，煤炭将在美国长期的能源安全中起着关键性作用。针对化石资源开发的气化、转化和分离技术可以被用于以生物质为原料的氢生产。从非传统源中如从生物物质中生产氢能源将通过基础性科学研究而进行探索。

    为了解决可持续的能源供应需要，能源部调查了从可再生资源和核资源中生产氢的各种先进方法，以及在一个扩展的氢市场中储存和供应氢的更先进的系统。

    能源部将着重研究用可再生电力（如太阳能、风能发电）和核能，甚至用直接太阳能转变方法或生物方法从水中生产用得起的氢能源方法。需要用多种能源原料生产氢，以逐渐向可持续、安全、用得起以及环境安全的氢能源体系过渡。

    二、 2005 财政年度项目活动和重点

    美国能源部氢能源计划资助以下领域的工作，旨在支持国家氢能源前景和路线图。

    ——生产和供给

    ——储存

    ——转化

    ——基础研究

    ——最终用途应用

    ——培训／系统分析

    ——安全／准则和标准

    这些领域密切相关，任何一个环节的发展都离不开其它环节相应的发展。部门内综合的研究—开发—示范（ RD & D ）方式将确保不管用何种途径，都可以有效地解决共同的挑战。图 1 指出了 2005 财政年度美国能源部开展项目计划所需的各项费用。

    相关的 RD & D 包括实现氢能源利用所需的路径研究工作（例如在高温下稳定的燃料电池、碳封存和管理、作为 FreedomCAR 合作项目一部分的混合能源电动汽车以及煤和生物质的气化），但即使没有能源部的氢能源计划这些工作也有可能得到资助。总统提出的氢燃料计划反映出要进一步加强氢能源和燃料电池研究项目，加速这方面的技术开发和示范活动。氢能源项目的加强将有助于企业界在 2015年做出商业化决策，从而使氢能源产品能在 2030 年及以后快速进入市场，实现用氢替代石油和保护环境的重要目标。在预算方面，对氢生产、储存以及终端应用的探索性研究也将得到越来越多的经费支持。氢转化的 RD & D 工作仍在以基本稳定的步伐推进，只是对某些特定技术或方法的重视程度有所改变。能源部与工业界正在进行的两个重要合作项目——“ FreedomCAR ”和“固态能源转换联盟（ SECA ) ”仍将继续。

    以下部分是对能源部 2005 财政年度最重要的氢生产、供给、储存、转化、基础研究、应用、培训以及安全／规范和标准等活动所进行的概括。

    三、生产和供给

    ——进行降低用分散天然气生产氢的成本研究。

    ——进行衍生于煤炭的氢项目研究。

    ——加快和扩大用可再生资源生产氢的研究。

    ——进行可以生产氢和电的多燃料、吹氧、综合气化的联合循环系统研究。

    ——启动核氢计划。

    ——进行相关研究，开发用生物质生产气体／液体技术，提供节省成本的以可再生资源为原料的氢能源。

    ——进行降低成本、改善氢压缩和液化的能源效率的研究。

    ——进行有关降低氢供给基础设施成本的研究。

    四、储  存

    ——完成相关研究，包括材料工作，以使为近期利用目的而制造生产的高压低温罐投入使用。

    ——加强新储存方法的研究与评估，包括可逆的储存材料，如碳纳米管和金属氢化物；与化学氢化物有关的再生问题；以及将压缩气体与可逆物质进行结合的各种混合方法。

    五、转  化

    ——继续研发与示范研究，以降低成本和改善用于交通运输和小型固定设施的聚合物电解质薄膜燃料电池的耐久性。

    ——启动用于载重车的辅助动力单元系统的开发。

    ——为进一步开发进行细分选择，展示高温薄膜的基本性能。

    六、基础研究

    ——为氢储存进行新材料研究，主要的研究工作集中在复杂氢化物；纳米结构材料；理论、模型和模拟方法；以及新的分析和表征工具。

    ——调查用于分离、提纯及离子搬运的薄膜材料，包括在一体化的纳米级建筑；燃料电池薄膜；以及分离过程和机制的理论、模型和模拟等方面的主要研究项目。

    ——设计纳米级催化剂，重点集中在纳米级现象；创新的合成技术；新的特征技术；以及催化路经的理论、模型和模拟。

    ——调查生物激发的材料和过程，包括研究酶催化剂；生物混合能祸合系统；以及理论、模型和纳米结构设计。

    ——进行基于太阳能生产氢的探索研究，关注点是纳米结构；光采集技术和新型光转化概念；有机半导体和其它高性能材料；以及光化学过程的理论、模型和模拟。

    七、应  用

    ——与交通部和国家环保局协作，进行氢基础设施和燃料电池车辆示范项目研究，以确认技术状况并重新聚焦 RD & D 。

    ——确认电力区系统的安全和性能数据，以分别为车辆和电力网同时生产氢和电力。

    八、教育、安全／准则和标准

    ——为小学和初中学校老师提供培训项目。

    ——与交通部协作，开展教育活动，使关键的利益集团了解氢能源的益处、安全和利用信息。

    ——与交通部协作，对所有服务于交通运输和固定应用设施的与氢有关的过程和设备进行彻底的安全分析，且开始查明设计要求。

    ——与交通部协作，帮助国家和国际准则制定者开发新的建筑物准则和设备标准。

    ——与交通部、环保局、 MST 和其它机构协作，为氢燃料电池车辆进行综合的安全测试和评估工作。

    ——开发综合的经济模型，以分析技术选择和交易。

    九、项目重点工作

    图 2 中显示了能源部氢项目计划于 2015年完成关键性路径技术开发阶段内的重点工作。预计技术开发活动在 2015年后仍将继续，以支持先进技术和可再生氢能源生产方面的基础科学和 RD & D 。重点工作是根据国家氢能源展望和路线图的 6个关键要素进行组织的。

    每个时间段的重点工作安排都就某一技术开发、完善或示范的提交日期做了说明。所假定的值根据最佳可得的原始来源进行编撰，包括能源部分析、 FreedomCAR 合作伙伴计划、国家氢能源路线图和正在进行的联邦实验室研究。随着技术发展和经济及系统分析的进步，这些目标将被进一步精确。

    图 2 中所列的重点工作是从总体上概括能源部的氢 RD & D 活动，可能没有详细说明重点工作所有组成部分的活动。图中没有列出大的时间段内所有针对每一项路径研究的中间阶段重点工作，也不包括每一个关键的“通过／不通过”决策点，以及子项目和更次级项目中每项工作所需的技术选择细节。

    某些生产技术，如光电化学，可能要求超过 2015 年的更长研发时间，以与其它氢生产方法相比较，具有成本竞争力。

    对图 2 中的每一重点工作来说，最合适的度量单位在图例中得到规定。对某些技术来说，成本主要与规模有关（如每兆瓦生产能力的美元数），对其它来说，成本主要是与供给的氢有关（如每加仑汽油当量的美元数），术语“方案” （" Projectto " ）意味着在指定的时间点上所示范的技术将满足特定的成本目标要求，如果该技术投入 100 ％商业规模生产的话。

    十、预算展望

    总统氢燃料计划将使项目走向正轨，以完成这里所列的 2015 以前的重点工作。

    随着重点技术工作的完成，能源部将投入资源，以克服商业化和基础设施发展的障碍。教育消费者有关安全使用氢及其好处，对于提高认识和接受这项技术是十分必要的。详细的生命周期成本、相关好处和环境影响分析将继续支持有关未来氢相关研究的决策。

    未来的规划将鉴别各种需求以扩大有关生产与储存技术、供给基础设施、教育与安全／规范和标准的 RD & D 。布什总统提出的 2004——2008 年 12 亿美元氢燃料计划包括 7.2 亿美元的新研发基金，在未来 5个财政年度中用这笔基金所从事的某些具体活动包括：生产、供给、储存、转变、应用、规范与标准、教育和知识扩展等。

    ＋一、一体化项目管理和协调

    能源部氢能源计划目前包括能源效率与可再生能源局、化石能源局、核能科学与技术局和科学局的参与。每个局管理满足它们各自原料和目标应用的氢技术的活动。随着国家将更多的注意力和资源集中在探索氢能源未来的潜力上，这些局之间的密切协作变得尤为关键。

    氢经济的一个好处是它利用不同的能源资源提供供应的能力。能源部的研究活动为美国提供了各种生产具成本竞争力的氢能源的选择。然而，不论氢是来源于可再生能源、化石能源还是来源于核能源，与氢储存、供给、转变和最终应用相关的各种技术挑战是相同的。燃料电池被设计用于满足特定终端应用的独特需求（如固定的发电厂和运输系统），但这些应用设施最终还是要依靠来源于在经济和环境上对某个特定地区最合理的各种能源原料的氢燃料。

    能源部将制定一项项目管理和运作计划，以就能源部氢活动如何在能源部范围内进行管理和整合提供详细意见。能源效率与可再生能源局作为总统氢燃料计划的领导组织，将指定能源部氢项目管理者。长久性的工作组，如最近成立的机构间工作组和能源部氢工作组，将进行周期性会晤，分享信息和协调活动。建议的能源部氢工作组（由能源效率与可再生能源局、化石能源局、核能、科学和技术局、科学局以及管理、预算和评估局、政策与国际事务局组成）的职能包括：

    ——评估能源部为完成氢项目重点工作并实现业绩目标而开展的氢研究及相关活动的进展。

    ——加强有关技术发展的信息交流。

    ——帮助确保各项活动（如预算、执行、评估和报告）之间保持很好的协调。一为改进管理和加强技术工作提供建议。

    ——就系统分析进行协作，以了解可供选择的技术途经的经济、能源和环境影响。

    参与项目的各位助理部长或相同级别的官员将就项目存在的问题和系统集成情况向负责能源、科学和环境的能源部次长报告。这个小组将监督项目的总体成本、安排、工作进程以及重迭部分。氢技术顾问委员会由来自工业界、大学和环境组织的专家组成，它将继续发挥作为部长技术顾问的作用。项目管理和运作计划将描述每一这些组织单元如何一起工作，以确保能源部以协调、集中和有效率的方式进行氢研究。

    国际合作与协作对高效地达到国家氢和燃料电池技术项目目标也将是十分重要的。能源部长领导创立了“国际氢经济合作伙伴”计划，旨在加强技术研发方面的合作，建立共同的规范与标准，以及共享开发氢燃料基础设施的信息。

    （何金祥、兰月摘译自 United States Department of Energy , Hydrogen Posture Plan ）