氢能源的开发和利用

氢能源的开发和利用 氢能源的开发与利用 摘要 文章综述了氢能利用的巨大潜能，氢能在实际生活中的主要应用以及在国防工业 中的应用.氢能在未来的能源战略中处于重要地位 关键词 氢能源 氢气能发电 燃料电池 氢气能发电 气体压缩技术 氢是二次能源，不可能自己存在，必须用分离的方法。目前使用最多的方法就是电解 水，此外，还有一些生物制备方法也可以作为产氢的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。风能、潮汐能、核能和太 阳能等都要先转化成电能然后再通过电解的方法分解出氢。氢能的最大优势就是可以 储存，而电能则无法储存。同时，氢很轻，1 立方米的液氢只有约 70 千克，但是能量 密度很高。 当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属 不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的 能源。 氢作为能源有许多优越性。水通过光分解可制得氢，水是取之不尽，用之不竭的 原料，又十分低廉，地球的表面有 是水，储量很大。氢燃料燃烧后又生成水，是一种 燃烧无害、十分清洁的能源。氢在储存、输送上比电力损失小，而且氢燃烧热值高， 1kg 氢燃烧产生的热量相当于 3kg 汽油或 4.5 kg 焦炭的发热量。但是在实际的应用中 氢的存储与运输，以及利用太阳能分解水制取氢，一直是制约氢能发展的问题。 时至今日，氢能的利用已有长足进步。自从 1965 年美国开始研制液氢发动机以来， 相继研制成功了各种类型的喷气式和火箭式发动机。美国的航天飞机已成功使用液氢 做燃料。我国长征 2 号、3 号也使用液氢做燃料。利用液氢代替柴油，用于铁路机车 或一般汽车的研制也十分活跃。氢汽车靠氢燃料、氢燃料电池运行也是沟通电力系统 和氢能体系的重要手段。 目前，世界各国正在研究如何能大量而廉价的生产氢。利用太阳能来分解水是一 个主要研究方向，在光的作用下将水分解成氢气和氧气，关键在于找揭恢趾鲜实拇?化剂。如今世界上有 50 多个 实验室 17025实验室iso17025实验室认可实验室检查项目微生物实验室标识重点实验室计划 在进行研究，至今尚未有重大突破，但它蕴育着广 阔的前景。 发展氢能源，将为建立一个美好、无污染的新世界迈出重要一步 一.氢能源的开发利用现状 1.依靠氢能可上天 古代，秦始皇统一中国，他想长生不老，曾积极支持炼丹术。其实炼丹术士最早接 触的就是氢的金属化合物。无奈多少帝王梦想长生不老，或幻想遨游太空，都受当时 的科学技术水平所限，真是登天无梯。到后来，1869 年俄国著名学者门捷列夫整理出 化学元素周期表，他把氢元素放在周期表的首位，此后从氢出发，寻找与氢元素之间 的关系，为众多的元素打下了基础，人们则氢的研究和利用也就更科学化了。至 1928 年，德国齐柏林公司利用氢的巨大浮刀，制造了世界上第一艘“LZ―127 齐柏林”号 飞艇，首次把人们从德国运送到南美洲，实现了空中飞渡大西洋的航程。大约经过了 十年的运行，航程 16 万多公里，使 1.3 万人领受了上天的滋味，这是氢气的奇迹。 然而，更先进的是本世纪 50 年代，美国利用液氢作超音速和亚音速飞机的燃料，使 B57 双引擎辍炸机改装了氢发动机，实现了氢能飞机上天。特别是 1957 前苏联宇航员 加加林乘坐人造地球卫星遨游太空和 1963 年美国的宇宙飞船上天，紧接着 1968 年阿 波罗号飞船实现了人类首次登上月球的创举。这一切都依靠着氢燃料的功劳。面向科 学的 21 世纪，先进的高速远程氢能飞机和宇航飞船，商业运营的日子已为时不远。过 去帝王的梦想将被现代的人们实现。 2.燃烧氢气能发电 大型电站，无论是水电、火电或核电，都是把发出的电送往电网，由电网输送给用 户。但是各种用电户的负荷不同，电网有时是高峰，有时是低谷。为了调节峰荷、电 网中常需要启动快和比较灵活的发电站，氢能发电就最适合抢演这个角色。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，它不需 要复杂的蒸汽锅炉系统，因此结构简单，维修方便，启动迅速，要开即开，欲停即停。 在电网低负荷的，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。 这种调节作用对于用网运行是有利的。另外，氢和氧还可直接改变常规火力发电机组 的运行状况，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。换言之，也是水电解槽产生氢和氧的逆反应。70 年代以来，日 美等国加紧研究各种燃料电池，现已进入商业性开发，日本已建立万千瓦级燃料电池 发电站，美国有 30 多家厂商在开发燃料电池.德、英、法、荷、丹、意和奥地利等国 也有 20 多家公司投入了燃料电池的研究，这种新型的发电方式已引起世界的关注。 燃料电池的简单原最巧是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，能源 转换效率可达 60%―80%，而且污染少，噪声小，装置可大可小，非常灵活。最早， 这种发电装置很小，造价很高，主要用于宇航作电源。现在已大幅度降价，逐步转向 地面应用。目前，燃料电池的种类很多，主要有以下几种: 3.磷酸盐型燃料电池 磷酸盐型燃料电池是最早的一类燃料电池，工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 基本成熟，美国和日本已分别 建成 4500 千瓦及 11 000 千瓦的商用电站。这种燃料电池的操作温度为 200?，最大 电流密度可达到 150 毫安/平方厘米，发电效率约 45,，燃料以氢、甲醇等为宜，氧 化剂用空气，但催化剂为铂系列，目前发电成本尚高，每千瓦小时约 40,50 美分。 4.融熔碳酸盐型燃料电池 融熔碳酸盐型燃料电池一般称为第二代燃料电池，其运行温度 650?左右，发电效 率约 55,，日本三菱公司已建成 10 千瓦级的发电装置。这种燃料电池的电解质是液 态的，由于工作温度高，可以承受一氧化碳的存在，燃料可用氢、一氧化碳、天然气 等均可。氧化剂用空气。发电成本每千瓦小时可低于 40 美分。 5.固体氧化物型燃料电池 固体氧化物型燃料电池被认为是第三代燃料电池，其操作温度 1000?左右，发电效 率可超过 60%，目前不少国家在研究，它适于建造大型发电站，美国西屋公司正在进 行开发，可望发电成本每千瓦小时低于 20 美分。 此外，还有几种类型的燃料电池，如碱性燃料电池，运行温度约 200?，发电效率 也可高达 60%，且不用贵金属作催化剂，瑞典已开发 200 千瓦的一个装置用于潜艇。 美国最早用于阿波罗飞船的一种小型燃料电池称为美国型，实为离子交换膜燃料电池， 它的发电效率高达 75%，运行温度低于 100?，但是必需以纯氧作氧化剂。后来，美 国又研制一种用于氢能汽车的燃料电池，充一次氢可行 300 公里，时速可达 100 公里， 这是一种可逆式质子交换膜燃料电池，发电效率最高达 80,。 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 建立固定电站外，特别适合作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。 6.家庭用氢真方便 随着制氢技术的发展和化石能源的缺少，氢能利用迟早将进入家庭，首先是发达的 大城市，它可以像输送城市煤气一样，通过氢气管道送往千家万户。每个用户则采用 金属氢化物贮罐将氢气贮存，然后分别接通厨房灶具、浴室、氢气冰箱、空调机等等， 并且在车库内与汽车充氢设备连接。人们的生活靠一条氢能管道，可以代替煤气、暖 气甚至电力管线，连汽车的加油站也省掉了。这样清洁方便的氢能系统