什么是氢能?
在众多的新能源中,氢能以其重量轻、热值高、无污染、应用面广等优点,被誉为21世纪的理想能源。前苏联在1989年成功地将液态氢用于重型飞机的飞行。德国的科学家计划在19世纪末让第一架用氢气驱动的“空中客车”飞机飞上蓝天。美国已研制成世界上第一辆以氢气为动力的汽车。值得一提的是,美国国家航空航天局正计划把一种光合细菌——红螺菌带上太空,用它所释放出的氢气来作为能源,供航天器使用。这种红螺菌生产成本低,生长繁殖快,在农副产品加工厂的废水、废渣中均可以进行培养。科学家们已研制出利用阳光分解水来制氢的方法。就是在水中加入催化剂,在阳光照射下,产生光化学反应而分解出氢。
氢能是一种二次能源,它是通过一定的方法利用其它能源制取的,而不像煤、石油、天然气可以直接开采,今下几乎完全依靠化石燃料制取得到,如果能回收利用工程废氢,每年大约可以回收到大约1亿立方米,这个数字相当可观。
氢能源被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,人类对氢能源应用自200年前就产生了兴趣,到20世纪70年代以来,世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能源研究。
氢燃料电池技术,一直被认为是利用氢能,解决未来人类能源危机的终极方案。上海一直是中国氢燃料电池研发和应用的重要基地,包括上汽、上海神力、同济大学等企业、高校,也一直在从事研发氢燃料电池和氢能车辆。随着中国经济的快速发展,汽车工业已经成为中国的支柱产业之一。
2007年中国已成为世界第三大汽车生产国和第二大汽车市场。与此同时,汽车燃油消耗也达到8000万吨,约占中国石油总需求量的1/4。在能源供应日益紧张的今天,发展新能源汽车已迫在眉睫。用氢能作为汽车的燃料无疑是最佳选择。
氢能是一种二次能源,它是通过一定的方法利用其它能源制取的,而不像煤、石油、天然气可以直接开采。21世纪,我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划,并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展,在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一,也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。
氢能特点:
1、重量最轻:标准状态下,密度为0.0899g/L,-252.7℃时,可成为液体,若将压力增大到数百个大气压,液氢可变为金属氢。
2、导热性最好:比大多数气体的导热系数高出10倍。
3、储量丰富:据估计它构成了宇宙质量的75%,它主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上最广泛的物质。据推算,如把海水中的氢全部提取出来,它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。
随着相关高新技术的发展,太阳能的开发利用将日臻完善。例如,以超导材料制成大容量太阳能蓄电装置,实现长时间、无损耗地大量贮能等。21世纪将是太阳能大显身手的新时代。
除了太阳能以外,另一种清洁能源——氢能也备受政府门和工厂企业的关注,科学家对氢能也非常感兴趣。
很久以前,法国科幻作家凡尔纳曾说:“总有一天水会被用作燃料。”当时,人们并不相信他的话。然而,随着时间的推移,科技的进步,凡尔纳的科学预言已经有希望变成现实了。
人类可以大规模地用水制氢,让氢能提供无穷无尽的光和热。
在众多的新能源中,氢能以其重量轻、热值高、无污染、应用广等优势而“独占鳌头”。人类在氢能的研究应用领域不断取得的成功,为21世纪的世界能源描绘出了一幅诱人的前景。
氢的原子序数为1,在周期表中排名第一,重量最轻。小时候我们都喜欢让爸爸妈妈给买五颜六色的氢气球,氢气球就是利用了氢的这种特性,氢气比空气要轻,灌满了氢气的气球就可以高高地飘起来了。氢的沸点为零下252.8℃,常温常压下为气态。氢易燃烧,燃烧时反应速度快,热值高,每千克可高达6900千焦,约为汽油的3倍,也就是说,获得同样的热值,所需氢的重量仅为汽油的1/3。氢的原料是水。地球表面约有71%为水覆盖,储水量约为2.1×10↑(21)吨。氢燃烧的产物是水,不会污染环境,是最干净的燃料。生成的水又可以分解制氢,这种燃烧和再生的循环往复,使氢能成为一种资源丰富,洁净优质的理想资源。
要使氢能成为广泛使用的能源,首先要获得廉价易行的制氢技术。
目前工业上制氢的方法主要是水煤气法和电解水法,由于这两种方法耗能大,且前者依然离不开化石燃料,所以说不上是有前途的制氢技术。目前最有前途的制氢方法被认为是太阳光分解水制氢(简称光解水)。
2、氢能是公认的清洁能源,作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。21世纪,我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划,并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展,在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一,也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家!
科学家预计氢能在21世纪有可能成为一种重要的二次能源。氢的热值高达1.2×10^6焦/千克,为汽油的24倍。液态氢燃烧时能产生1700℃左右的高温,可以用来切割金属;氢作为气轮机的燃料,既可发电,又可产生高压蒸汽供热。作为一般的内燃机燃料或城市民用煤气,更是优越无比。氢燃烧之后回复为水,水又是制氢的原料,可以反复循环使用,而且是无污染能源。
氢能贮量丰富,在地球上每9000克水中就有1000克氢,来源稳定,用之不竭。它贮运方便,瓶装、管输均可,与某些活泼金属反应,还可暂时成为固体而便于搬运。
从水中制氢的方法有热解、电解和光解。以煤或焦炭为原料的合成氨气体中的氢,是使水蒸气通过炽热的碳层分解得到的。这是典型的热解法制氢。在食盐电解制烧碱过程中,会从电解槽的阴极析出氢。此外,还有直接电解水的制氢方法。还有一种方法是模仿某些天然植物所具有的光解水制氢法。科学家们设想,建一些为电解水制取氢气的专用核电站。比如,建一些人造海岛,把核电站建在人造海岛上,电解用水和冷却用水举手可取,又远离居民区,既经济,又安全。制取的氢和氧,用铺设在水下的送气管道输往陆地,再用贮存天然气的方法,在陆地挖一些专用的地下贮气库,把氢气存在里面。
氢能源是液态氢燃料。燃烧一克氢能释放出142千焦耳的热量,是汽油发热量的3倍。它燃烧的产物是水,没有灰渣和废气,不会污染环境。
氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境,且燃烧生成的水还可继续制氢,反复循环使用。产物水无腐蚀性,对设备无损。
氢能源的产品特点
氢是一种无色的气体。燃烧一克氢能释放出142千焦耳的热量,是汽油发热量的3倍。它燃烧的产物是水,没有灰渣和废气,不会污染环境。
氢的重量特别轻,它比汽油、天然气、煤油都轻多了,因而携带、运送较不方便,但氢作为燃料仍然被认为将会成为21世纪最理想的能源。氢燃料作为能源的突出特点是无污染、效率高 、可循环利用。
以上内容参考 百度百科-氢燃料