北京冬奥会手持式火炬是使用氢气作燃料的,用氢气作燃料的好处是什么?
氢气相比其他的化石燃料,是可再生的,这是它非常大的优势。可以通过电解水产生氢气,然后拿氢气用于燃料电池中发电,产生的电能就很方便被利用起来。这是一个非常清洁的能源,理论上能量效率也能做到很高,比燃烧做功或者放热效率高多了。氢气燃烧生成的是水,电解水又可以产生氢气相当于是一个循环。
根据世界卫生组织报告,2012年全世界大概650万人的死亡与空气污染(室内和室外)有关,占所有死亡人数的11%以上,空气污染成为人类健康最大的威胁之一。燃烧化石燃料,会产生大量的挥发性有机物,也就是VOCs。它是PM2.5形成的主要前提物。他还可能会促使地表臭氧产生,造成光化学烟雾。并且化石燃料燃烧会产生大量的二氧化碳会增强温室效应,导致全球变暖。不完全燃烧会产生一氧化碳浓度较大的一氧化碳会导致人死亡。
不过氢气燃料并没有大量推广其中储存问题是最主要的问题,储存难度大,需要高压,密封要求高,不能泄漏,万一泄漏很容易爆炸。并且相对于石油,氢气的制取成本要高很多,而且也只能用石油等制取,既然石油能直接使用,当然不会找麻烦来制取,至于电解水,耗费的电能估计比氢气燃烧能利用的能量还多呢。氢气作燃料还有好多路要走。但是现在我们生活的环境已经越来越恶劣,环境保护已经刻不容缓。在我们日常生活中我们应该怎么保护环境呢,物品的循环利用,有利用意识,塑料袋、环保袋、纸质物品可重复使用,减少资源损耗;节约用水用电,随手关灯、不长流水等;使用环保物品,如环保口袋、 环保餐具、环保洗涤剂等日常用品的选择。
氢能属于可再生能源,氢能是氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能,氢在地球上主要以化合态的形式出现,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,二次能源。工业上生产氢的方式很多,常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等,但这些反应消耗的能量都大于其产生的能量。
可再生能源(英语:RenewableEnergy)为来自大自然的能源,例如太阳能、风力、潮汐能、地热能等,是取之不尽,用之不竭的能源,是相对于会穷尽的不可再生能源的一种能源,对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。
氢应该是可再生的,因为氢燃烧后成水了,水又会下下来吧(下雨),我是这样认为的,听起来有点俗
可再生能源是指在自然界中可以不断再生,取之不尽,用之不竭的资源,它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。像太阳能,风能,水能这些。。。。。
人们利用完了以后,现阶段不可能再生的能源资源,像煤,石油,天然气这样的能源用完就消失了是不可再生能源。
二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源,包括电能、汽油、液化石油气,氢能等。
从它的定义可以知道,可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能。
因此,氢能并不属于可再生能源,它并不是地球上自然界种可以不断再生,并且不是取之不尽的,而是需要人类用科技手段去再生产的!
氢能是指氢气燃烧而释放出来的能量。自然界几乎没有氢能这种能源,因为自然界虽然含有丰富的氢,但几乎没有氢气。氢大都以化合物的形式存在,特别是水含有1/9质量的氢。水虽然含有氢,却不含有氢能。通常,人们通过电解把水分解成氢气和氧气,这个过程中电能转化为氢能。由于能量守恒,产生的氢能一定不会多于输入的电能(实际上由于发热损耗产生的氢能会少一些,大约为电能的80%左右)。氢气还可以用某些含氢的有机物通过化学或生物的方法制备出
来。这时的氢能来源于有机物的化学能或生物能,也比原来的能量少(大约为30%左右)。
文 智造前研
1934 年,在国际奥委会雅典会议上决定,恢复部分古代奥运会旧制。规定运动会期间,从开幕日期至闭幕式止,在主体场燃烧奥林匹克圣火。火种必须来自奥林匹亚,采取火炬接力方式从奥林匹亚传到主办国。
自此之后,从 1936 年柏林奥运会起,点燃奥林匹克火焰是每届奥运会开幕式不可缺少的仪式之一,延续至今已经经过了 39 届。而在这 39 届奥运会中,奥运火炬从设计、材质以及燃料都发生了巨大的变化,在兼顾美学与实用的平衡中,绿色环保的概念也逐渐渗透在火炬之中,见微知著,奥运火炬变迁的背后是一场能源变革。
柏林奥林匹克 体育 场的主火炬呈三脚架形状,灵感来自古希腊的图案,大约有 2.20 米高。柏林奥运圣火传递为第一次成功举办的圣火传递,媒体、电台和拍摄奥运会官方电影的团队都对此进行了记录和报道。
在第一次奥运火炬传递之前,1928 年阿姆斯特丹奥运会和 1932 年洛杉矶夏季奥运会都有标志性的主火炬点燃仪式。然而,点燃主火炬的火种并非采集自奥林匹亚,也没有通过传递的方式被运送到开幕式现场。
使用火炬传递圣火的想法并不是突发奇想。受到古代方法启发组委会最初的想法是将圣火保存在树茎上,这种树茎取自地中海的一种树,这种树以燃烧缓慢而闻名。但是,从实际出发,最终采用了火炬传递的方式。由于市场上没有符合要求的火炬,组委会决定制作特定火炬。
(图为 1936 年柏林奥运会火炬,银色钢制材质,整个火炬 70 厘米,其中支架 28 厘米,燃料采用镁管、易燃膏。燃烧时间至少为 10 分钟)
现代奥运会火炬传递仪式,经历了三个发展时期 1896 至 1932 年的酝酿萌芽期、1936 至 1980 年的仪式形成期和 1984 年至今的创新发展期。经过 80 余年的发展完善,火炬传递已经形成了完善的仪式。智造前研对过去的 39 届奥运会的火炬细节做了详细的统计。
奥运火炬的传递需路经各种自然环境,冬奥会火炬尤其要注意应对冬季地温、多风、多雨雪的气候条件。历届奥运火炬设计都必须通过极为严苛的环境技术测试,在风雨交加、大雪纷飞的各种恶劣的气候条件下,均需保证火炬熊熊燃烧产生明亮的火焰,且需要考虑手持奔跑的传递姿态下,确保火炬火焰燃烧时火炬手的安全。
此外,对于一些特殊环境,也需针对性的做出技术调整和突破,以使用极端传递环境的严苛挑战。而燃料作为火炬燃烧的核心成分,一直是火炬设计者精心考虑的重要方面,除了受到化学工业发展水平的影响外,节能、环保、燃烧安全及火焰颜色等均是影响火炬燃料选择的因素。
通过上图我们可以看到,早期的奥运会火炬主要是以金属镁作为燃料。镁的熔点为 65.1 摄氏度。在空气中就能点燃燃烧,发出耀眼的白光。但镁十分活泼,同时由于成本较高,燃烧颜色不够美观,后不再采用。
天然树脂松香也曾短暂的出现在奥运会火炬燃料中,但是树脂在燃烧过程中会产生大量有毒气体和烟雾,而且有刺鼻的气味。燃烧中途易熄灭,火焰的焰色也并不美观,因此天然树脂松香也只是昙花一现。
液化石油气出现在了 1972 年慕尼黑奥运会上,但液化石油气是一种易燃物质,空气中含量超标后遇明火即爆炸。同时在燃烧的过程中对附近的观众的身体 健康 和生态环境也造成了不低的危害和污染,之后也淡出了奥运会的火炬之中。
火药、汽油、酒精和特制橄榄油等等也在奥运会的 历史 上短暂的留下了一笔,1996 年亚特兰大夏奥会首次以丙烯作为燃料,丙烯燃烧虽然可以产生清晰显目的火焰,但却会产生污染严重的黑烟。2000 年悉尼夏奥会火炬采了用更为环保的混合燃气,丙烷和丁烷以 35:65 的比例混合燃烧产生的火焰无烟尘且清晰明亮。
此外,丁烷丙烷混合燃料沸点低,在常温常压下易气化的特点大大减轻了燃料罐的重量,且更为经济。在此之后举办的 2004 年雅典夏奥会、2006 年多哈亚运会等,均采用了相似的燃料方案。
近代奥运会的火炬燃料通常采用的是丙烷,价格低廉且温度范围比较宽,常温加压后更易液化,便于贮存在火炬中。丙烷燃烧只形成水蒸气和二氧化碳,没有其他物质,不会对环境造成污染,属于清洁燃料,符合“绿色奥运”的理念。同时丙烷气体燃烧的火焰颜色为亮黄色,这样的颜色便于识别和电视转播、新闻摄影的需要。这也使得丙烷成为了众多奥运会火炬燃料的首选。
2020 年东京奥运会和 2022 年北京冬奥会的火炬燃料都采用了氢气,但两者之间也存在本质上的差别。当时日本计划借助东京奥运势头,大力发展氢能。不仅有丰田车企提供的氢能大巴、作为运动员往返场馆与奥运村之间的工具,同时日本政府还专门在奥运村附近建设了加氢站。但氢能利用涉及“制备、储存、运输、应用”多个环节,对氢能综合利用水平要求很高。最终由于受到氢燃料电池市场空间小,制氢、储氢、运氢等环节仍有技术瓶颈,同时成本层面也面临着很大的压力,再加上疫情控制不力等因素影响,最终奥运氢能源秀只能搁浅。
而北京 2022 年冬奥会却顺利实现了氢能利用的多个场景,开展制、储、运、加氢全供应链建设,氢能发动机已装配在公交、物流等不同车型;试制氢燃料电池发电车作为赛事场馆应急电源备用,配置输出功率为 400kW 氢燃料电池发电系统,可实现无时差供电切换。北京冬奥会将在延庆和张家口赛区投入 789 辆氢燃料大巴车服务赛事,赛后将转换为城市公交。氢能在北京冬奥会的应用,推动了氢能在交通、发电、供能、工业等多领域全场景示范推广应用,带动全产业链技术进步与产业规模化、商业化发展。
(2022 年北京冬奥会火炬设计灵感:北京将是第一个先后举办过夏奥会和冬奥会的“双奥之城”。2022 年北京冬奥会火炬是向中国首都的奥运遗产致敬,设计上和 2008 年北京奥运会主火炬造型相似,看起来像一个大卷轴。)
目前京张尤其是张家口已形成产业链齐全,具备一定发展潜力的氢能产业发展格局。值得一提的是,2 月 4 日,北京冬奥会张家口赛区火炬台创新采用绿氢作为燃料,点亮冬奥史上首支“绿氢”火炬。氢气被认为是最为清洁环保的燃料,其燃烧产物只产生能量和水,是完全的零排放燃料。而根据氢气制备的来源,以煤炭为原料制取的氢气被称作“灰氢”,以天然气为原料制备的氢气被称为“蓝氢”,用可再生能源电解水制备的氢气被称为“绿氢”,是最为环保绿色的氢气。
百年奥运火炬的变迁是全球能源领域大调整、大变革的缩影,全球能源技术创新进入高度活跃期,呈现多点突破、加速应用、影响深远等特点。供给侧的可再生能源、非常规油气已进入大规模应用阶段,需求侧的电动 汽车 和转化环节的智能电网处在市场导入期,可燃冰开发、碳捕获封存等技术有望取得新突破。能源技术革命已经引发了产业革命,将对能源供应结构、生产和利用方式、产业组织、地区格局产生深远影响,并将引领全球进入新一轮工业革命。
氢气是可再生能源,常温常压下,氢气是一种极易燃烧,无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。氢气是世界上已知的密度最小的气体,氢气的密度只有空气的1/14,即氢气在1标准大气压和0℃,氢气的密度为0.089g/L。
可再生能源
一次能源可以进一步分为再生能源和非再生能源两大类型。再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。它们在自然界可以循环再生。是取之不尽,用之不竭的能源,不需要人力参与便会自动再生,是相对于会穷尽的非再生能源的一种能源。
氢气氢气(H2)最早于16世纪初被人工制备,当时使用的方法是将金属置于强酸中。1766–1781年,亨利·卡文迪许发现氢元素,氢气燃烧生成水(2H₂+O₂点燃=2H₂O),拉瓦锡根据这一性质将该元素命名为“hydrogenium”(“生成水的物质”之意,“hydro”是“水”,“gen”是“生成”,“ium”是元素通用后缀)。19世纪50年代英国医生合信(B.Hobson)编写《博物新编》(1855 年)时,把“hydrogen”翻译为“轻气”,意为最轻气体。
工业上一般从天然气或水煤气制氢气,而不采用高耗能的电解水的方法。制得的氢气大量用于石化行业的裂化反应和生产氨气。氢气分子可以进入许多金属的晶格中,造成“氢脆”现象,使得氢气的存储罐和管道需要使用特殊材料(如蒙耐尔合金),设计也更加复杂。