氢能源有什么用

如今氢能已经进入了人们的生产生活领域，并且初步显示出了其优越的性能。

20世纪初，星际航行学的奠基人俄国齐奥尔科夫斯基就预言过：“氢是将来喷气发动机的燃料。”氢燃料重量轻，1升液氢只有70克，而能量密度却是普通汽油的3倍，用于航天、航空等高速运输工具，可以使载重与自重比成倍地提高。氢作为航天动力燃料，可追溯到1960年，液氢首次成为太空火箭的燃料，而后美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的远载火箭燃料也是液氢。此后，氢成了航天飞机起飞时必不可少的动力燃料，美、俄等航天大国还将氢氧燃料电池作为空间轨道站的电源而广泛应用。

1989年4月，苏联一架运输客机改装的氢燃料实验飞机试飞成功，为人类应用氢能源迈出了可喜的一步。

在汽车应用方面，氢能源利用成就尤为显著。美、德、日等国在氢能和储氢合金利用方面已接近实用化了。1979～1983年德国奔驰公司以氢作燃料在柏林和斯图加特进行了小客车和货车的行车实验。据报道，只要带上储氢量为5千克的280千克铁钛合金氢化物，就能行使110千米。日本马自达公司推出的氢能汽车，速度可达125千米／小时；1980年我国也研制成功了第一辆氢能汽车；1996年日本丰田汽车公司推出了燃料电池汽车，作为燃料的氢气由钛系储氢合金提供，最高速度在100千米／小时以上，一次贮氢可持续行驶250千米以上。

1990年夏，德国巴伐利亚电力公司在纽伦堡以东的诺因堡地区建造了一座实验性500千瓦级的太阳能制氢发电厂。它使用2万平方米太阳能电池板电解制氢，年产汽车用氢燃料5万立方米。不少国家都在加强氢能的开发和应用研究，并制订了相应的发展计划。

目前的许多工作还处于试验研究阶段，制氢技术还有待提高，储运手段尚需改善。因此，专家们估计，氢能的大规模实用化还需要20年以上。然而，无论从地球资源和生产技术，还是从环境保护的角度来看，可以相信，再过几十年，洁净优质的氢能将成为世界能源舞台上的一个出类拔萃的新秀而大放异彩。

总的看来，在未来人类虽然会受到能源危机的困扰，但是利用我们人类的聪明才智，不断探索新的能源，人类完全可以克服能源危机这个困难，向着更加美好的未来前进。

知识点：氢能，指的就是以氢以及其同位素为主体的反应中释放出来的能量，包括氢核能与氢化学能。

初中的化学课上，我们学到，氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，是所有原子中最小的。在常温常压下，氢为气态；而在超低温、高压下，它又化身为液态。

氢能，指的就是以氢和其同位素为主体的反应中释放出来的能量，包括氢核能与氢化学能。氢能是一种清洁的新能源，也是一种可再生能源，其利用途径和方法很多。

首先，航空事业中需要氢能作为燃料。早在第二次世界大战期间，氢就被用作某些火箭发动机的液体推进剂。液氢和液氧是火箭推进系统中优越的高能燃料组合。我国的神舟火箭中使用的燃料，就有液氢和液氧。

其次，氢能还可以作为各种交通工具的燃料，比如家用汽车、火车、轮船，等等。早在上个世纪80年代左右，世界上便研发出了氢能汽车。由于使用氢能作为主要燃料，氢能汽车排放的尾气主要成分是水蒸气，因此它对环境的污染非常小，而且噪声也比较低。这种类型的汽车，特别适用于行驶距离不太长而人口又较为稠密的城市、住宅区以及地下隧道等地方。

另外，氢能还能用在各个家庭之中。氢能进入家庭，既可以当作燃料使用，又可以通过氢燃料电池发电供家庭取暖、空调、冰箱和热水器等使用。氢是一种理想的清洁燃料，但现在还没有完全解决其储存以及安全使用的问题，因此，将其运用在家庭当中，还需要一段时间的研发。

由于氢能是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油和天然气等直接从地下开采，因此，它是一种二次能源，但也是最具发展潜力的清洁能源。

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氢是一种可燃烧的理想新能源，是世界上仅次于氧的最丰富的元素。它以化合物的形式储于水与化石燃料等物质中，可以通过热解、电解、热化学、光解等方法制取氢。每公斤液氢燃烧的发热值为14.2万焦耳，相当于汽油发热值的24倍，并和空气中的氧化合产生蒸汽，凝结成水及少量氧化氮，不会污染环境，是可以再生和再循环的洁净能源。

氢储存方法有高压气态储存、低温液氢储存、化学储存及金属氢化物储存四种，其中金属氢化物储存系统最有发展前景。

目前，国外对氢能的科技开发研究十分重视，美国、俄国、德国、日本及沙特阿拉伯等国都积极开展氢能研究。随着制氢和储氢技术的成熟，经济可行氢能将应用于航空、航天、火箭、机车、汽车、冶炼、化工、发电等领域。

欧洲将利用核能发展氢能技术：加拿大利用丰富水资源电解水制氢；美国已开始利用太阳能制氢，预计到2020年可规划建成供30万辆燃料电池汽车，使用城市供氢系统。同时在利用核能发展氢能研究上也有新的突破。

日本把氢能利用和国际洁净能源利用技术列为“新日光计划”的主要发展内容。

从世界能源发展的趋势看，预计新世纪制氢技术将和清洁煤转化、核能发电、太阳能发电、风能、水能发电及燃料电池发电形成系统。随着新世纪的来临，氢能的开发与应用可望得到飞速的发展，最终代替燃油在航空和汽车上得到应用。

我国可再生能源制氢将会在2030年实现平价，相信大家对于氢能还没有一个具体的了解。随着我国的发展和经济实力的不断提高，科学技术也是变得越来越高级，对于很多资源也是实现了可以再生，因为现在很多资源在使用的过程中会对我们的环境产生破坏，比如煤炭。所以说我们也是在不断的开发出新的洁净能源。氢能就是这些能源当中的一种，在未来，它具有非常好的发展前景，所以在未来的生活当中，氢能可能会作为我们最主要的使用能源出现。

首先我们要对氢能源有一定的了解，氢能源就是可再生的二次能源，它能够通过一些可再生的方式从其他反应那里制出来氢能源，这也是它之所以是清洁能源的主要原因，因为我们知道，很多能源是不可再生的，就比如说煤炭，如果说我们对于煤炭过度开采的话，那么肯定会出现匮乏的现象，因为煤炭作为自然资源，它是长期储藏在地下的并且不会再生。如果我们对它过度使用的话，肯定有一天会出现灭绝的现象，氢能并不会，它属于可再生能源，我们使用完以后可以从其他的反应当中来制取这样就能够达到一个循环的作用，也是出于这个角度亲能才会被作为是清洁能源被开发。

当氢能实现平价以后将会有非同凡响的意义，首先对于我们国家来说就会实现一更高级的能源使用形式。因为氢能是可再生的清洁能源。所以说在未来将会让我们的科学研究变得更加高效，且清洁将不会再对我们的生活环境产生破坏。在近几年因为过于注重国家的发展，而忽略了能源对于环境的破坏，导致我们现在的生态环境已经发生了质的改变，温室效应的影响也是越来越严重。所以氢能能的出现将会在很大程度上改变这样的局面，并且也会被其他国家所效仿，这就是氢能最大的用处。

其次就是在它实现平价之后，将会有更多的人能够使用的起亲能，在之前我们仅有煤炭的时候，很多人就因为经济实力的原因，没有使用煤炭的经济条件。再到现在大家都普遍使用天然气，也仍然有一些贫困地区依然无法享受到这一待遇。那么在未来，如果说氢能能够实现平价的话，我国的大部分居民都会有生活条件来使用如此清洁的可再生能源，这将会对大家的生活和各方面带来很多的便利，并且还会节省大家的金钱，对于提高我们国家的居民水平有很大的帮助。

交通：2030年中国燃料电池车数量将达50000辆，说到氢能源通常人们都会想到交通行业——氢能源汽车。

随着技术的成熟，氢加气站的完善，近几年来国际氢能舞台的中国声音也越来越多。2017年我国生产了1272量燃料电池车，比2016年生产的629辆，增长了102%，预计2018年超过3000辆。(二)、工业应用

目前我国年产氢气2100万吨左右，主要应用于合成氨、合成甲醇和石油炼化等化工行业。预计传统用氢领域氢能需求随市场变化有所波动，但大体保持稳定，其中合成氨工业氢能需求在2030年前有所增加。随着钢铁行业减煤压力日益趋紧，氢气在钢铁行业中的需求量有望快速增加。(三)航天：世界新一代运载火箭以氢氧发动机为主动力

氢能源作为重要的新型能源最早用于国防军事工业，尤其是航天领域。 氢元素是组成宇宙的重要的元素之一，但是人类制造液氢还是比较晚，在1898年在实验室才生成液氢，跟其他技术一样，都是首先用以国防军事工业，最典型的地区是美国的载人登月计划，阿波罗登月计划土星五号运载火箭。”中国航天科技集团氢能工程技术研发中心主任谭永华介绍，我国到总共开发了四型氢氧发动机，主打的是长三甲系列发动机。目前为止已经形成了完整的液氢航天工业体系，从生产、储存、运输、试验及测控、安全与监测，成果，包括形成了一系列的国家的军用标准。(四)、建筑应用

目前，我国建筑普遍存在耗能大，效率低，围护结构的保温隔热性能不高等问题，并具有夏季空调用电量大，冬季采暖能耗高等特点。天然气重整制氢用于燃料电池热电联产，不仅可以有效降低天然气终端利用的排放强度，且具有多能互补、能综合效高、保障供能可靠性等方面的优点，未来具有一定市场推广空间。此外，当前我国应急(EPS)与备用电源(UPS)市场主要以铅酸电池为主，部分企业也开始采购退役动力电池开展基站备电技术示范，采用氢能的燃料电池可作为用户侧作为应急或备用电源的备选方案。

氢能利用形式有以下几种：

一、交通

近年来，我国政府给予了大量补贴和优惠政策，鼓励燃料电池车的发展。目前国内商用燃料电池车保有量达2000~3000辆，其中有1000辆在运行。由全球环境基金（GEF）、联合国开发计划署（UNDF）和我国科技部（MOST）支持的“中国燃料电池公共汽车商业化示范项目”自2003年起已陆续开展三期。全国已有十几个城市开通了燃料电池公共汽车示范线。

二、发电

可再生能源发电目前在我国所有电力供应中占比虽不大，但随着人们对环保的重视以及可再生能源技术的成熟，越来越多的可再生能源电力即将投用。然而，可再生能源电力供应的一大弊端是不稳定，需要配备电厂，目前以煤电作为补充较为普遍。未来煤电比例将会越来越低，以氢能燃气轮机发电来弥补可再生能源发电将成为一种解决方案。

三、建筑的热电联供

建筑供热是氢能利用的重要方向，未来建筑供热用氢占比将大于发电用氢。

四、高质量的热源

主要用于蓝宝石、单晶硅、特种钢等的生产。

五、基本化工原料

除了传统用途，如制造合成氨、石油加氢精制之外，一些新的利用方向值得关注。例如，在减排CO2方面，可以利用现场生成的CO2，以及富CO2气体，和氢气反应生成甲醇并进一步向化学链下游发展。

氢能是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其他能源制取的，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采、几乎完全依靠化石燃料。随着石化燃料消耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。

氢的用途很广，适用性强。它不仅能用做燃料，而且金属氢化物具有化学能、热能和机械能相互转换的功能。例如，储氢金属具有吸氢放热和吸热放氢的本领，可将热量储存起来，作为房间内取暖和空调使用。

氢作为气体燃料，首先被应用在汽车上。1976年5月，美国研制出一种以氢作燃料的汽车；后来，日本也研制成功一种以液态氢为燃料的汽车；20世纪70年代末期，前联邦德国的奔驰汽车公司已对氢气进行了试验，他们仅用了500克氢，就使汽车行驶了110千米。用氢作为汽车燃料，不仅干净，在低温下容易发动，而且对发动机的腐蚀作用小，可延长发动机的使用寿命。由于氢气与空气能够均匀混合，完全可省去一般汽车上所用的汽化器，从而可简化现有汽车的构造。更令人感兴趣的是，只要在汽油中加入4%的氢气。用它作为汽车发动机燃料，就可节油40%，而且无须对汽油发动机作多大的改进。氢气在一定压力和温度下很容易变成液体，因而将它用铁罐车、公路拖车或者轮船运输都很方便。液态的氢既可用做汽车、飞机的燃料，也可用作火箭、导弹的燃料。美国飞往月球的“阿波罗”号宇宙飞船和我国发射人造卫星的长征运载火箭，都是用液态氢做燃料的。

     氢能源作为终极清洁能源，以零排放和无污染的优势从众多能源中脱颖而出，在交通、工业、能源等领域应用前景广阔。在国家能源安全和环保方面，氢能源的生产特性和零排放和零污染特性使氢能源的发展对我国具有重大的战略意义。特别是在汽车行业，作为石油的主要消费终端，汽车消费了大量的石油和天然气，而大力发展氢能源汽车具有以下几点优势。

     首先，氢能源是来源广泛的可再生能源。氢能源作为一种二次能源，自然界储量丰富，可通过多种方法利用其他可再生能源制采。氢能源制取现在主要通过一是工业制氢，如化工、焦炉等，氢能作为副产品被生产出来二是可再生能源制氢，如电解水制氢，利用无法并网的风电、光电等来制氢。

     其次，氢能源是终极清洁能源。氢能是零排放的高效能源，氢能源汽车反应后生成水，彻底实现了无污染，在解决环境问题、国家能源安全等问题方面具有重要作用。

    再次，氢能量密度高。氢能源的能量密度是汽油的3倍，电动车电池的30多倍，氢能源密度让汽车加注少量氢燃料就能实现远距离行驶。同时氯燃料电池能量转化效率达到50%以上，而汽油机最高能量利用率仅40%左右，提高能源的利用率。

     最后，氢能源安全性高。氢在气态下作为一种比空气轻的气体，在静态中以约每秒20m的速度向大气扩散，在有风的状态下扩散更快。适应消费者使用习惯。一是氢能源汽车特点以及能量补给方式可以说和燃油车完全相同，让氢能源汽车拥有

随加随走，不受限制的特点，未改变消费者使用习惯，不会

造成用户抵触心理。

氢能的用途很广泛，除了上文所说的用作燃料以外，也能用于发电，这主要是通过燃烧氢的方式来实现。目前，各种大型发电站，无论是水电、火电还是核电，都是把发出的电送往电网，再由电网输送给用户。但是，由于终端用户的负荷不同，电网有时是高峰，有时是低谷。在用电高峰时期，经常会出现“电荒”，电力供不应求；在用电低谷时期，发出的电还有剩余。

为了调节峰荷，电网中常常需要启动既快又灵活的发电站，而氢能发电最适合扮演这个角色。利用氢气和氧气燃烧，组成氢氧发电机组。这种机组是火箭型内燃发动机配以发电机，结构简单，维修方便，启动迅速，要开即开，要停即停，不需要复杂的蒸汽锅炉系统。在电网低负荷时，还可吸收多余的电来进行电解水，生产氢和氧，以备高峰时发电用。这种调节作用对于电网运行是非常有利的。

另外，氢和氧还可以直接改变常规火力发电机组的运行情况，提高电站的发电能力。例如，氢氧燃烧组成磁流体发电，利用液氢冷却发电装置，进而提高机组功率等。更新的氢能发电方式是氢燃料电池，这是利用氢和氧（成空气）直接经过电化学反应而产生电能的装置。换句话说，就是水电解槽产生氢和氧的逆反应。

这种新型的发电方式已引起世界的关注。20世纪70年代以来，日本、美国等加紧研究各种燃料电池，现在已经进入商业性开发阶段。日本已建立万千瓦级燃料电池发电站，而美国有30多家厂商在开发燃料电池。德国、英国、法国、荷兰、丹麦、意大利和奥地利等过也有20多家公司投入到燃料电池的研究中。

燃料电池理想的燃料是氢气，因为它是电解制氢的逆反应。燃料电池的主要用途除了建立固定电站外，还特别适合做移动电源和车船的动力，因此也是今后氢能利用的孪生兄弟。

此外，氢能在人们的生产生活中也有着不可忽视的作用。氢气在氧气中燃烧放出大量的热，其火焰——氢氧焰的温度高达3000℃，可以用来焊接或切割金属。氢气还在冶金、化学工业等方面有着广泛的应用。

氢能也广泛应用在民用生活中。燃料电池发电系统在民用方面的应用主要有氢能发电、氢介质储能与输送以及氢能空调、冰箱等。其中有的已经得到实际应用，有的正在开发，有的尚处于探索之中。目前，美国、日本和德国已经有少量的家庭用质子交换膜燃料电池提供能源。居民家庭使用的燃料电池一般都在50千瓦以下，目前的燃料电池技术完全可以满足居民家庭能源供应的需要。氢能进入家庭后，可以用作取暖的燃料。这主要是由于氢能的热值高，而且远远高于其他燃料。氢燃烧后能够放出更多的热，是非常理想的供暖燃料。寒冷的冬天里，我国各地，尤其是北方，基本上都依靠燃烧煤炭供暖。大规模燃烧煤炭会造成空气中二氧化硫的含量骤增导致环境污染，危害人体健康。此外，二氧化硫与水结合还可能会形成酸雨。如果使用氢能取暖，氢气燃烧的产物只有水，非常干净，也就不会破坏环境。这样人们就可以摆脱二氧化硫对大气的污染了。

除了用于家庭取暖，氢能也可以作为做饭的燃料。目前城市居民主要用天然气做饭，虽说天然气是一种较好的能源，但它的主要成分是甲烷，甲烷燃烧后会产生温室气体二氧化碳。用氢气作燃料，就能减少温室气体的排放量。

氢能进入家庭后，还可以解决生活污水的处理问题。我们洗衣服、洗手等生活废水经过对某些离子的适当处理，可以作为制取氢气的燃料。这不仅节约了水资源，还减少了废水排出后的污染。将来人们完全可以在家中制取氢。人们只要打开自来水的开关，水流通过专门的机器，分解后就可以制成氢气，这样便可以随时使用到清洁的氢能。氢气在制取、燃烧和处理等多个环节都不会对环境产生影响，也就是说，氢能不仅能提高空气质量，还能解决一系列的环境问题，因此是真正清洁的能源。

根据最新资料显示，氢能在人类的生命延续中也发挥着巨大的作用。日本医科大学太田成男教授等在分析氢对培养细胞的影响时发现，氢能够清除一种氧化能力极强、对肌体有害的活性氧——氢氧根离子。活性氧被认为是导致细胞老化的原因之一。研究人员用老鼠做实验，在试验中，让人为导致脑梗塞的一组实验鼠吸入浓度为2%的氢气，而对另一组不采取任何措施，研究氢气是否可以防止活性氧导致的脑细胞老化死亡。结果显示，吸入氢气的实验鼠脑细胞死亡的数量不到对比组的一半。这个发现为人们提供一个思路：可以利用氢制造出一种阻止人体细胞老化的特殊“药物”，从而能够延缓衰老。知识点