近日，在冬奥会开幕式里，想必大家都对火炬的点火印象深刻，这种高级的点火是中国人极致的浪漫。

但你知道吗？看起来只是一簇小小的火把，实际上背后的“黑科技”隐藏了不少。

与往届奥运会大量使用液化天然气或者丙烷气体作为火炬燃料有所不同，本次冬奥会火炬燃烧的是氢能源，它实现了冬奥会历史上首次火炬零碳排放。

无论是开幕式上点燃圣火的火炬，还是奥运赛区里接驳的1100多辆大巴车等都有“氢能”大显身手。

氢能是什么？为什么火炬中要用它？它为什么同样能用在汽车中？今天我们就一起来了解一下。

为什么冬奥会火炬要使用氢能？

氢能，本质上是一种能源，为我们的生活提供各种能量。从这点来看，氢能的作用和生活中常见的传统能源如汽油、天然气等一样，它因清洁、高效而被誉为“21世纪绿色能源”。

氢能，最主要的三个特点就是能量密度高，来源广泛和清洁低碳。

在同样的理想条件下，以煤炭为例，1kg的氢能所释放的能量大约是1kg煤炭的5倍；同时氢能来源广泛，既可通过煤炭、石油、天然气等化石能源重整或者工业副产气得到，也可直接通过电解水制取；氢能是一种清洁低碳的能源，它的最终燃烧产物是水，不会如传统能源那样产生大量污染物和温室气体。

因此，北京冬奥会的火炬选择氢能除了氢燃料本身在低温下可以持续燃烧外，也是利用了氢能燃烧时的清洁和零排放。

此外，关于冬奥会火炬火焰的颜色，氢气在空气中燃烧呈现出淡蓝色火焰，自然环境下几乎无法用肉眼看到。为此，科研人员研制了几十种火焰颜色，最终确定了偏黄的颜色。

除了火炬，氢能在冬奥会大巴车上也得到了广泛的应用，新能源车的代表之一燃料电池车就是采用了氢能作为动力。

氢能汽车和纯电汽车相比有啥优势？

氢燃料电池车是指以氢燃料电池为动力的车，氢与氧的化学反应产生会产生大量的能量，从而为汽车提供源源不断的动力。

与传统的汽车相比，氢燃料电池车补充燃料时间短、能量密度大，并且排放物为水，能够真正的实现零污染、零碳排放。

氢燃料电池车是指以氢燃料电池为动力的车，纯电汽车是指以锂离子电池为动力的车，两者在车载电池、成本、性能等角度都有着较大的区别。

从电池来看，氢燃料电池本质是发电装置，一旦车没电后，只要加氢气就能发电，随时给车补充能量，这一点类似于车加汽油；而锂电池则是储能装置，电池包里有多少能量直接决定了车能跑多远，一旦电池包没有电，必须花一段时间重新把电储存到电池包里。因此，氢燃料电池车相比于纯电汽车充电快、跑得远。

从汽车成本角度来看，锂电池相对简单，技术发展比较成熟，已经实现规模化生产，成本较低；而燃料电池车技术难度较大，关键材料仍然依赖进口，且加氢站成本远高于锂电池充电站。因此，成本方面纯电汽车更占优势。

环保方面，氢燃料电池车和纯电汽车都属于环保低碳排放，氢燃料电池车的排放是水，相比于纯电动车电池电解液处理不当等易造成环境污染，氢燃料电池车更加绿色环保。

其他方面，氢燃料电池车在行驶时需要随车携带高压气瓶，在碰撞、加氢气时均容易引发氢气泄漏，安全隐患要更大一些；低温下，纯电动车电池电解液性能降低，电池内阻增大，低温下氢燃料电池车要比纯电汽车表现的更好。

综合来看，氢燃料电池车和纯电汽车各有优劣，两者基本呈现出互补和共同发展的态势。

氢能的应用领域还有哪些？

氢能，由于其本身的安全性以及存储、运输的困难，在生活中的应用并不算十分广泛。

除了我们熟知的氢能汽车，氢能在日常生活中主要被用在一些小型的民用、商用供能系统，如小型民用燃料电池电站、小型商用燃料电池发电站、燃料电池无人机等。

相信随着科学技术的不断进步，氢能技术会越来越成熟，给我们的生活带来越来越多的清洁助力！

本文专家：祁丽亚，北京大学博士，哈佛大学访问学者

来源：科普中国 公众号ID：Science_China

编辑/韩世容