煤矿重镇山西变革发展洁净能源　氢能更普及有助节能减排

国际社会对环保能源的使用越来越讲究，氢能发展是近年被广泛讨论的新能源议题之一。各地的氢能使用已越趋普及，连内地亦加紧脚步，其中属煤矿重镇之一的山西省近年大力发展洁净能源，其氢能发展步伐更不容忽视，期望在产出能源之余亦可减少对环境的污染，其大型产业化改革的决心及推动速度实在值得各界借镜。

撰文：资深工程师及工程师学会前任会长源栢梁

早前随本港山西社团以医疗工程学会身份到山西参观，笔者特别考察了当地环保能源的发展进程。山西属内地文化明城，更是煤炭重镇，笔者想起约40年前首次到达国内，便曾被安排到访山西省。当年大学刚刚毕业的笔者，参加由新华社安排的师生团，到访北京、石家庄、山西及内蒙一带，当时对内地认识不多，事事均感到好奇，可算是最早期的“国情班”，故即使当年要由红磡出发，乘坐三天的绿色铁皮火车远赴北京，睡足三天硬卧亦未言倦。还记得当时火车以煤炭推进，睡醒后一脸炭屎，倒觉有趣。

记得当年已认识到山西省位于太行山之西，故称山西，而在山的东面就是山东省。山西地理位置优越，资源丰富，亦闻名生产煤炭，不过多年后再访，该处已成为大力发展洁净能源的重要省份。今次笔者随团到访部分能源生产基地厂房，发现当地近十年间逐渐加大力度发展氢及甲醇等新的能源，极力一洗过往所谓煤炭城镇令人感到不洁的形象。

山西省拥有丰富煤矿资源，包括大量焦煤。山西的焦煤一般具有较高固定碳含量和较低挥发分，故适合用于焦化过程，能产生高品质的焦炭。焦炭的能量密度比原煤高，能在冶炼过程中提供更持久和稳定的热量。而焦炭的多孔结构使其燃烧更加充分，有效减少未燃烧的残留物，从而提高整体燃烧效率，广泛应用于冶金工业。因此，山西焦煤是中国钢铁生产的重要原料，对国内冶金产业的发展起到了重要作用。煤炭产业是山西经济的重要支柱，焦煤的开采和焦化加工为当地创造了大量的就业机会和经济收益。但焦煤生产和使用时会产生一定污染物，故现代化生产设施通常会采取严格的环保措施，以减少对环境的影响。

随著环保意识提高，煤炭的高污染性使得焦化产业面临越来越大的环保压力，国家提出要对减排和可持续发展的要求，促使山西企业寻求更清洁的产能方式。山西便开始探索将煤炭转化为氢气的技术，如煤气化等，这样不仅能减少碳排放，还能开发出新的能源形式。氢能被认为是未来的清洁能源，具有显著的环保特性，加上政府政策为氢能产业发展提供了支持，包括资金投入和技术研发，鼓励企业转型升级。随著氢能技术的进步和市场需求的增加，制氢成为新的经济增长点，吸引了大量投资和技术引进。这些因素共同推动了山西从传统的焦化产业向制氢产业的转型，促进了地方经济的可持续发展。

氢能发展得最早的国家之一是美国。早在20世纪中期，美国就开始进行氢能和氢燃料电池的研究，并应用于在太空船上的供电系统。随后，德国和日本等国家也开始在这一领域展开研究和应用。不过，氢能的商业化和大规模应用是在21世纪初期才逐步推动起来的，尤其是在日本和德国的政策支持下，氢能技术得到了更快的发展。氢能发展技术虽然始于国外，但国家的生产技术也不输外地，尤其国家在2014年提出能源安全新战略后，各地均加强发展环保能源。

笔者在山西参观了解到当地如何将焦煤转化氢气，如先以高温令焦煤释出煤炭气体而往后产生氢气。这样将煤炭气化或液化，即转化成气体或液体以达至方便运送及使用。究竟焦煤在制造焦炭过程中如何生产氢气？根据资料，焦化进行时，焦煤在缺氧环境下加热，生成焦炭、煤气、煤焦油等产品，煤气当中含有一定量的氢气，可达百分之50。煤气主要由以下成分组成，包括氢气（H₂）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH₄）、二氧化碳（CO₂）及其他轻烃，而氢气可以通过不同方法进行分离和提取。如物理吸附是利用特定材料吸附煤气中的氢气；化学吸附使用化学反应将氢气从煤气中分离出来；或变换反应是通过水煤气反应进一步生成氢气。生成的氢气会被收集及储存备用，使用时是透过配合燃料电池发展技术，将储存的氢注入电池内与氧气结合，便能产出电能，供不同用家使用，特别是适用于电动车作为燃料。而产能期间只排放洁净的水，避免了燃烧煤炭或汽油带来的环境污染，故被视为效能甚高的洁净能源。

据当地专家透露，山西省近十年间发展迅速，其以在中国的氢能产业中逐渐崭露头角，潜力及发展前景不容忽视。随著技术和政策的进一步落实，山西的氢能产业有望快速增长，可谓掀起了一场“能源变革”。而可再生能源技术的进步，氢能得以受到广泛关注，成为清洁能源转型的重要一环。氢能的应用仍在不断发展，特别是在交通运输和储能领域。其实除了巴士等交通运输工具，本港能源使用量较大的建筑物，包括医院等廿四小时运作的设施，亦值得积极考虑增加或引入氢能的使用，减少对地球的污染及影响市民健康之余，有助本港整体进一步达至碳中和，若能在本港广泛推广，长远亦能降低使用清洁能源所需的成本。

《01医务所》与资深工程师源栢梁合作，逢周一推出专栏“源途有你”，分享工程与医疗的大小事。

源栢梁一直以推动工程界专业发展为己任，是香港工程师学会前任会长。数十年专业路途，著实值得回忆，亦深信后来者或可从中领会工程专业要点所在。源途有你，就让大家一起体会。