氢能运输船
㈠ 为什么氢能被誉为是21世纪的理想能源
在众多的现代新能源中,氢能独树一帜,将成为21世纪最理想的能源。这是因为,在专燃烧相属同重量的煤、汽油和氢气的情况下,氢气放出的能量最多,而且它燃烧的产物是水,没有灰渣和废气,不会污染环境。煤和石油的储量是有限的,而氢主要存在于水中,燃烧后唯一产物也是水,可源源不断地产生氢气,成为用之不竭的能源宝库。
氢是一种无色的气体,燃烧1克氢能释放出142千焦的热量,是汽油发热量的3倍。氢的重量特别轻,比汽油、天然气轻多了,因而携带、运输方便。
在大自然中,氢的分布很广,储量很大。水可说是氢的大“仓库”,大约含有11%的氢,泥土里约含15%的氢,石油、煤炭、天然气、动植物体内等都含有氢。
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。将来这种方法一旦投入实际使用,那么在汽车、火车、轮船、飞机等交通工具的油箱中也许就无需再装油,只要装满水就行了。
㈡ 氢能有哪些优点
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。
㈢ 大家知道氢能的储存的方法吗是如何发展的
氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,人类对氢能应用自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研究。 早在1970年,美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”(Hydrogen Economics)的概念。1976年美国斯坦福研究院就开展了氢经济的可行性研究。20世纪90年代中期以来多种因素的汇合增加了氢能经济的吸引力。这些因素包括:持久的城市空气污染、对较低或零废气排放的交通工具的需求、减少对外国石油进口的需要、CO2排放和全球气候变化、储存可再生电能供应的需求等。氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,是人类的战略能源发展方向。世界各国如冰岛、中国、德国、日本和美国等不同的国家之间在氢能交通工具的商业化的方面已经出现了激烈的竞争。虽然其它利用形式是可能的(例如取暖、烹饪、发电、航行器、机车),但氢能在小汽车、卡车、公共汽车、出租车、摩托车和商业船上的应用已经成为焦点。由于氢能利用过程中CO2的零排放这一优势,其能源供给及转换技术已被认真加以评估。氢能能够通过从化石燃料或生物物质(包括城市废物等)中获取氢原子而得到,或者通过用化石发电,无碳能源电解水得到。后种方式通常花费更为昂贵并且产品利用率仅能达到4%。虽然如此,这种基于混合资源的电解氢会增加CO2的排放,因为此种方法通常增加了低效、碳基能源产品的产量。在近几年内,除了在斯堪的纳维亚(半岛)、巴西和加拿大这些地区有价格低廉而又丰富的水力电能,从天然气、甲醇、重油或MSW中获取氢的成本是最低的。早期在岛屿应用的有冰岛、夏威夷岛、瓦努阿图、大西洋群岛,氢能的应用具有特别的吸引力,然而即使包括CO2的回收和封存的成本,在大型市场当中从化石燃料中提取氢产品的成本仍然比电解氢的成本低。 随着国际气候变化和对石油进口依赖程度的不断加深,导致人们对氢能市场生存能力发展的普遍兴趣。虽然日本是世界上第一个以审慎的态度为世界能源网络工程投入2亿美元开展氢能研究的国家(研究计划年限为1993~2002年),在其之后,又兴起了大量寻求构建氢经济的国家。从历史的角度上说,能源观念的转变需要花费几十年才能实现,一定范围内政府、跨国公司和个人企业对氢能产业的推动将是加速能源转换的必要因素。已有的一些有关氢能研发顺序的问题也会影响氢能经济的发展方向。举例来说,氢生产集中与分散,研究、发展和氢能汽车的营销,燃料电池技术的发展与内燃机,基础设施的改进包括燃料运输和建立燃料供应站等等,氢能商业化和市场渗透往往依赖于这些因素相互间错综复杂的影响,也影响它的成本、效率、能量存储密度和交通工具的成本、性能和安全性,而且在一个地区氢能和燃料电池发展突破将不可避免地影响其他地区全球性的经济发展计划。 国际能源机构(IEA)自1977年发起建立氢能源协定以来,就已经认识到氢经济的潜在价值。而且该组织也认识到氢能源的技术潜力有助于提供一种稳定的,持续的能源供应,并能减少二氧化碳的排放。因此,最近的计划主要是对成员国间合作研究的支持,支持的主要研究方向包括:氢能产品的成本效益、氢能产品的运输,氢能产品的分配,氢能产品的后期利用和基于可更新能源的储存。目前,国际能源机构氢能源研究重点是:光电电池电解,风和生物能资源,金属氢化物和碳纳米结构储存方式以及一体化模型工具研究。这些研究和推广计划已经在德国,意大利,瑞士,西班牙,美国,加拿大得到了相应的支持。然而,这些研发不可能在短期内对氢能源系统商业发展产生重大影响。 趋向于效益成本氢能技术商业性发展的下一步可能会由国际氢能经济合作组织(IPHE)来促进。该组织由美国能源部主持,于2003年11月18~21日在华盛顿区的一次会议上建立,参与者与成员国包括澳大利亚,巴西,加拿大,中国,欧洲委员会,法国,德国,冰岛,印度,意大利,日本,韩国,挪威,俄罗斯,英国和美国,最初的秘书处设在美国能源部(DOE)。该组织将会与国际能源机构合作开展相关活动,但它主要是为组织和实施研发合作及其活动提供一种协调机制。它寄希望于在2020年前,为参加国的消费者提供一种实用性的选择:到2020年消费者能够购买到一辆既有竞争价格、又安全方便的进行燃料补给的氢能动力汽车。来自Shell Hydrogen的一位代表估计,到2020年投资200亿美元仅能支持欧洲2%氢能动力汽车所需。 IPHE组织的工作将会反映到成员国有关能源供应的政策。这样,IPHE最初的有关氢能源类型的设想是一个由化石燃料、核能和可再生能源组成的混合体,这一设想也就反映了早期讨论过的国家能源混合形式及其相关政策。美国的政策就曾受到一家新的绿色氢能联盟的批评,这个联盟由环保集团和其他一些非盈利组织组成。但到目前为止,只有冰岛和巴西有一个针对可再生能源的具体路线。其他大多数成员国则认为有关技术选择和能源应该保持开放。 概述与结论 尽管氢能源的发展得到了全世界广泛的关注,但是只有两家汽车公司和两家主要的政治机构为氢能、燃料电池或汽车产品生产制定了特定的目标和时间表。DaimberChrylse公司宣布了将在2010年之前生产10万辆氢能燃料电池汽车的计划,而GM公司则声称将生产这个数量的10倍。然而,这两家汽车制造商对他们最初的宣称感到懊悔,因为事实上没有实现此目标的机会。其他汽车制造商似乎也有类似的目标转移。有4.54亿混合人口的欧联盟有计划要引进这些汽车,要使它们的整个"路上舰队"到2030年能达到15%,到2040年则会在此数额上至少再翻一番,然而这个数额还不是所提的目标。 在氢能和燃料电池被大规模应用于机动车辆之前,巴西以及东亚等地区将是一个该类型机动车辆被应用的重要市场范例。即便如此,2030年之前是否将会有对氢能汽车的大量需求还值得怀疑,除非GM公司或者另外的汽车制造商在设法出售这种汽车方面取得巨大成功。特定目标和时间表的缺乏是北美的一个问题。 现在主要的关注点是氢能发展的潜在的可持续性,在接下来的几十年中,大多数计划都提出产品要以如天然气或煤炭等相对便宜的能源为基础。这样,即使碳隔离技术是可行的,从化石燃料中提取氢能也不能够长期进行。只有巴西和冰岛设想到2030年前,提高从可再生能源中获取氢能的百分比,尽管这些特殊的计划都是模糊不清的。在其它地方,主要的正在形成的氢能可再生能源需求市场将起到十分重要的作用,而且对化石燃料的限制也很有作用。这样,世界在迎来一个真正出现并可持续的氢能革命之前还需要行进很长的一段路程。 资料: http://xyli621.blog.163.com/blog/static/233717820070119136934/
㈣ 纯电动汽车之外,日本已经开始在考虑氢能源的储存和运输了
在使用有机物以外,HyGrid也曾考虑将氢气转化为氨等化学燃料运输。氨气可以直接电解产生氢气,但日本企业考虑的重点并不是此处,他们认为氨气的运输比起氢气更加方便。在海外合作开发能源可以将剩余热量以及剩余电力通过水和氮气之间的反应产生氧气和氨进行储存。制备氨之后利用运输船的方式运输到国内,通过电解等更重方式产生氢气。
可以说目前运输氢气的方法,日本国内均有实用化的案例和企业。就目前的几种氢气运输方法而言,国内大力研发的有机物、氨以及液化氢技术主要针对国外能源利用开发。这大概反映出了日本在石化燃料方面面临的巨大压力。无论是氢气的运输还是氢气的制造,日本目前最主要的问题还在于降低氢燃料的成本。
图|来源于网络
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㈤ 王凤英代表:大力推动氢能产业发展,突破核心技术
两会期间,汽车行业代表备受瞩目,长城汽车总裁王凤英今年将第13次参会,作为资深全国人大代表,王凤英提出了很多非常有分量的议案建议。
长城汽车总裁王凤英
王凤英与全国人大代表、吉利控股集团董事长李书福,联名提交了《关于将车辆购置税由中央税改为中央地方共享税的建议》。王代表更深度关注了中国汽车产业小型电动车发展、氢能源产业发展、中国汽车“走出去”、机动车智能检测和汽车消费信息整合升级中的突出问题。尤其是其中“大力推动氢能产业”的提案,属于高质量前瞻性提案,对于行业发展乃至国家能源战略有着重大意义,体现了人大代表心系国家前途命运的责任感。
氢能得天独厚的优势
王凤英代表之所以如此重视氢能,是因为氢能有着得天独厚不可替代的优势。
氢能第一个优势是储量丰富,并且很容易获得。地球上的水中含有极其丰富的氢,无边无际的海洋取之不尽用之不竭。地球之外,氢的储量更加丰富,在宇宙中,氢是含量最高的元素,我们的太阳就是一个巨大氢球,依靠氢聚变成氦的热核反应发光发热。我们地球的邻居,包括土星、木星、天王星和海王星,也是超级巨大的氢球,哪怕仅仅汲取木星氢含量的亿万分之一,足够人类使用千万年。
第二,氢是一个非常好的能源载体,本身就天然具备储能能力,氢可以通过电解水获得,适合长距离运输,很容易储存,不会变质损坏,不会衰减,也不需要养护。氢通过燃料电池发电,发电过程无需转换成热能或者机械能,直接变成电能,热效率比火力发电高得多。
第三,制氢还有一个突出优势,就是可以充分利用“废电”,因为我国电力使用峰谷错落问题,每年大量风电、水电和太阳能电被浪费。2018年,全国弃水电量515亿kWh,弃风电量419亿kWh,弃光电量73亿kWh,这些巨大的能量浪费,通过氢可以储存起来。
第四,氢能的能量密度更大,使用更经济。目前压缩氢能的能量密度接近每公斤40kWh,比汽油的能量密度高出几倍。可以类比的是,目前锂电池能量密度最高只有每公斤0.3kWh,大部分在0.2kWh以下,氢能的能量密度是锂电池的两百多倍。这意味着当锂电汽车需要拖着几百公斤电池时候,储氢罐的重量几乎可以忽略不计。
第五,氢能的另一个优势是,补充非常方便,相比锂电充电动辄以小时为单位,加氢方便很多。2018年总理在日本访问时,参观丰田的氢燃料电池汽车Mirai,这部汽车只需要充氢3分钟,就可以续航650公里,事实上和燃油车区别不大。
第六,氢能还有一个突出战略优势,不仅可以给乘用车提供能量,也可以给重型卡车、长途客车、工程机械、工矿设备提供能源,也可以给轮船,飞机,军舰,潜艇和坦克提供能源,具备强大的军事意义。氢能甚至还可以给宇宙飞船提供能源,美国登月的阿波罗飞船就是依靠氢能提供能量。未来人类掌握可控核聚变技术,进行星际旅行也可以依赖氢,因为氢在宇宙中取之不尽用之不竭。
第七,氢燃料的最大优势,其实不仅仅在于提供能量,而在于氢能可以成为统治未来的战略终极能源。如果有一天制氢技术可以突破,那么氢燃料电池的发电过程事实上完全无污染,氢和氧反应后直接转化电能,产生的唯一废弃物是洁净的水,氢将是未来真正的终极能源。
氢能全球争霸
氢能具备如此优势,世界各国全力开发,从某种意义上说,氢能重要性远远超过石油,谁率先掌握了氢能,谁就掌握了未来能源的钥匙。尤其是考虑到氢能极为广大的利用前景,氢能可以形成产值以万亿计算的超级巨大的产业链条,重要性甚至比今天的5G更为重要。
国际氢能委员会报告显示,到2050年,全球氢气需求将达到5.6亿吨,氢燃料电池将在交通、电力、供热等领域扮演重要角色,氢能将占人类终端能源消费的18%。到2030年,全球燃料电池汽车总保有量将达到1,000万至1,500万辆。
目前全球各国都在竭尽全力开发氢能,美国,日本,欧盟,韩国都纷纷投入巨大力量。截至2018年底,全球范围内营运中的加氢站共有369座,其中欧洲152座,亚洲136座,北美78座。缺乏能源、且有忧患意识的日本更计划成为全球第一个氢能社会——2021年3月之前,日本政府和汽车行业将共同建成160个加氢站,量产4万辆氢燃料电池车。目前,日本已经走在了世界前沿。
我国氢能发展的层层掣肘
我国的氢能事业发展则是有喜有忧,发展非常不均衡,民间以及企业层面已经敏锐感知到氢能是下一个金矿,纷纷进行前瞻性研发和投入。比如长城汽车正在全力研发氢燃料电池,已经入股了全球领先的加氢站运营商H2 MOBILITY,并成为首家加入到国际氢能委员会国际氢能委员会(Hydrogen Council)的中国车企。地方政府也意识到氢能产业链的价值,积极规划各种氢能产业园。但是从更宏观的政策法规以及国家战略方面,氢能发展还缺乏一个系统性纲领性的政策法规的支持,这制约了我国氢能发展的质量和速度。
目前我国氢能产业面临的主要问题有:
1. 核心技术欠缺,目前民间对于氢能非常重视,整体在基础研究、核心材料、关键部件、制造工艺和集成控制等方面取得了一系列科研成果,但仍落后于国际先进水平,尚未达到大规模商业化应用层级。同时一些关键技术集中在科研院所,这些机关往往项目结束就束之高阁,产业化力度不够,导致技术浪费。
2.全国各个地方政府已经意识到氢能重大战略意义,全国建成了数量繁多的氢能产业园,但是这些园区过分散乱,并未形成规模集群。
3.目前氢能成本高昂,市场竞争力不够。以60kW质子交换膜燃料电池系统为例,据测算,在生产规模为100套/年时,系统成本为380,000元/套,在生产规模为10,000套/年时,系统成本仅为110,000元/套。目前的小规模、高价格制约了氢能的普及。
4.氢能供应链缺乏协调性,很多地方的加氢站多是为城市公交系统配套或个别企业研发单独使用,极少对外开放运营,这制约了加氢站的商业化。
5.氢能法规不完善,是制约产业发展的根本。尤其是加氢站建设,审批程序非常复杂,且涉及工商、土地规划、住建、安监、消防、环境评价等多个部门,这等于给加氢站带上层层紧箍咒。
王凤英代表的提案建议
正式针对目前氢能发展的光明前景,以及我国氢能产业发展遇到的掣肘,作为长城汽车总裁和行业资深专家,王凤英代表提出几点提案建议(仅摘录部分内容):
1.设立氢能与燃料电池国家重大专项,并纳入国家中长期科技规划战略。将氢能真正提升到国家战略层面。
2.通过政府主导,鼓励燃料电池产品应用推广,扩大市场规模,进而推动产业集群的形成。
3参照德国、日本等国家经验,鼓励能源企业牵头建立稳定、便利、低成本的氢能供应体系。
4.完善标准法规建设,明确氢能主管部门,加快氢气纳入能源管理体系,将氢气视同燃气管理,促进氢能产业链快速形成。
5.制定国家级顶层氢能规划,合理规划加氢站,制定长期稳定的燃料电池汽车发展政策。
写在最后
氢能源的重要性不仅仅涉及汽车,更涉及全国能源战略的发展,更涉及未来人类命运。作为最原始最简单的第一元素,氢能不仅仅蕴藏着巨大能量,也蕴藏着宇宙的秘密。
如果中国能够在氢能源利用方面走在世界前列甚至是世界领先,那么将极大提升我国的竞争力和综合实力,并提升整个民族的荣誉感和自豪感,至于中国汽车行业对于海外品牌的超越,不过是水到渠成自然而然的事情。
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㈥ 氢能源有哪些用途
氢能源是一种二次能源,它是通过一定的技术利用其它能源而制取的,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。但是由于目前所用的煤、石油、天然气等能源属于不可再生能源,地球的存量是有限的,而人类又时刻离不开能源,随着世界经济的发展,石化燃料的耗量也随之日益增加,促使其储量也日益减少,终有一天这些资源就会枯竭,因此开发更多的新能源已迫在眉睫,人们迫切需要寻找一种不依赖化石燃料、储量丰富的新型含能体能源。
如何利用太阳能生成“氢”,是世界各国都想知道的答案。科学家们指出,发展氢能源,将为建立一个美好、环保的新世界迈出重要一步。
在大自然中,氢的分布非常广泛。其中水中含有11%的氢,可谓是氢的大“仓库”。氢的主体是以化合物水的形式存在的,而地球表面约有70%的水,储水量很大,因此可以说,氢是“取之不尽、用之不竭”的能源。如果能用合适的方法把氢从水中制取出来,那么氢也将是一种价格相当低廉的能源,会被人们广泛利用。
经试验表明,在燃烧同等重量的煤、汽油和氢气的情况下,从产生的能量上看氢气产生的能量最多,而且它燃烧之后的产物只有水,不会产生灰渣和废气,不会污染环境;而煤和石油燃烧会生成二氧化碳和二氧化硫,它们会分别产生温室效应和酸雨。地球上煤和石油的储量是有限的,而氢主要存在于水中,燃烧后剩下的唯一产物也是水,还可以源源不断地产生氢气,永远都不会用完,因此,在众多的新能源中,氢能是21世纪最理想的能源。
氢是一种无色无味的气体,每一克氢燃烧后能释放出142千焦尔的热量,是一克汽油发热量的3倍。氢的重量非常轻,它比天然气、汽油、煤油的重量都轻,因而其携带和运送都很方便,也是用于航天、航空等高速飞行交通工具最合适的燃料。氢在氧气里可以燃烧,其火焰的温度可高达2500℃,因而人们也常用氢气焊接或者切割钢铁等材料。
氢的用途很广泛,适用性也很强。它不仅可以用作燃料,而且金属氢化物还具有化学能、机械能和热能相互转换的功能。氢作为气体燃料,首先被应用在了汽车上。世界一些国家很早就制造出了以液态氢为燃料的汽车。用氢作为汽车燃料,不仅环保,在低温下可以很容易就能发动,而且对发动机的腐蚀也很小,可以延长发动机的使用寿命。由于氢气与空气可以均匀的混合,完全可以省去一般汽车上所用的汽化器装置,从而使现有的汽车构造更加简单、节约原材料。此外更令人惊讶的是,只要在汽油中加入4%的氢气,用它作为汽车发动机的燃料,就可以节油40%,降低了汽车的耗油量,而且还不需要对汽油发动机作很大的改进。
另外,使用氢燃料的电池还可以把氢能直接转化成电能,从而使人们能更方便的使用氢能。迄今为止,这种燃料电池已经被使用在了宇宙飞船和潜水艇上,其效果很不错。但是,由于其成本较高,短时间内还难以被普遍使用。
氢气在一定的温度和压力下很容易转变成液体,因而用铁罐车、轮船运输或者公路拖车运输都很方便。液态的氢既可用作汽车、火车、飞机等交通工具的燃料,也可用作火箭、导弹等航空工具的燃料。
现在世界上使用的氢绝大部分是从石油、煤炭和天然气中制取的,这就对本来就很紧缺的矿物燃料造成的进一步的威胁,影响了人们生产的长远利益;而少量的氢是通过电解水的方法制取的,但因此消耗了很多的电能,从经济利益上看很不划算,那么人们通过什么办法才能制取大量的、廉价的氢能呢?
随着人们对太阳能的研究和利用的不断发展,人们已开始准备利用阳光来分解水来制取氢气。根据科学家的研究,除了从水中制取氢以外,还可以利用微生物产生氢气。
时至今日,氢能源的制取和利用已经成为了新能源的发展趋势,氢能源不仅能人们带来取之不尽用之不竭的能量,还可以使人们的环境更环保,因此,我们要不断努力,探求更多更好的方法来摄取和利用氢能源。
㈦ 有关氢能的知识
氢能
开放分类: 氢能
什么是氢能
氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。它是一种极为优越的新能源,其主要优点有:燃烧热值高,每千克氢燃烧后的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。资源丰富,氢气可以由水制取,而水是地球上最为丰富的资源,演义了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。
前景
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氢是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,因此氢能被称为人类的终极能源。水是氢的大“仓库”,如把海水中的氢全部提取出来,将是地球上所有化石燃料热量的9000 倍。氢的燃烧效率非常高,只要在汽油中加入4% 的氢气,就可使内燃机节油40%。目前,氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。美国政府已明确提出氢计划,宣布今后4年政府将拨款17亿美元支持氢能开发。美国计划到2040年美国每天将减少使用1100万桶石油,这个数字正是现在美国每天的石油进口量。
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氢能 【hydrogen energy】 通过氢气和氧气反应所产生的能量。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%。由于氢气必须从水、化石燃料等含氢物质中制得,因此是二次能源。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。氢能具有以下主要优点:燃烧热值高,每千克氢燃烧后的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。资源丰富,氢气可以由水制取,而水是地球上最为丰富的资源。目前,氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。
氢能的开发与利用
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氢能利用各方面
氢能利用方面很多,有的已经实现,有的人们正在努力追求。为了达到清洁新能源的目标,氢的利用将充满人类生活的方方面面,我们不妨从古到今,把氢能的主要用途简要叙述一下。
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力,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。
利用氢能可开车
以氢气代替汽油作汽车发动机的燃料,已经过日本、美国、德国等许多汽世公司的试验,技术是可行的,目前主要是廉价氢的来源问题。氢是一种高效燃料,每公斤氢燃烧所产生的能量为33.6千瓦小时,几乎等于汽车燃烧的2.8倍。氢气燃烧不仅热值高,而且火焰传播速度快,点火能量低(容易点着),所以氢能汽车比汽油汽车总的燃料利用效率可高20%。当然,氢的燃烧主要生成物是水,只有极少的氮氧化物,绝对没有汽油燃烧时产生的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染环境的有害成分。氢能汽车是最清洁的理想交通工具。
氢能汽车的供氢问题,目前将以金属氢化物为贮氢材料,释放氢气所需的热可由发动机冷却水和尾气余热提供。现在有两种氢能汽车,一种是全烧氢汽车,另一种为氢气与汽油混烧的掺氢汽车。掺氢汽车的发动机只要稍加改变或不改变,即可提高燃料利用率和减轻尾气污染。使用掺氢5%左右的汽车,平均热效率可提高15%,节约汽油30%左右。因此,近期多使用掺氢汽车,待氢气可以大量供应后,再推广全燃氢汽车。德国奔驰汽车公司已陆续推出各种燃氢汽车,其中有面包车、公共汽车、邮政车和小轿车。以燃氢面包车为例,使用200公斤钛铁合金氢化物为燃料箱,代替65升汽油箱,可连续行车130多公里。德国奔驰公司制造的掺氢汽车,可在高速公路上行驶,车上使用的储氢箱也是钛铁合金氢化物。
掺氢汽车的特点是汽油和氢气的混合燃料可以在稀薄的贫油区工作,能改善整个发动机的燃烧状况。在我国许当城市交通拥挤,汽车发动机多处于部分负荷下运行、采用掺氢汽车尤为有利。特别是有些工业余氢(如合成氨生产)未能回收利用,若作为掺氢燃料,其经济效益和环境效益都是可取的。
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:
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。
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。
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。
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,将给人们创造舒适的生活环境,减轻许多繁杂事务
作为新能源,其安全性受到人们的普遍关注。从技术方面讲,氢的使用是绝对安全的。氢在空气中的扩散性很强,氢泄漏或燃烧时,可以很快地垂直升到空气中并消失得无影无踪,氢本身没有毒性及放射性,不会对人体产生伤害,也不会产生温室效应。科学家已经做过大量的氢能安全试验,证明氢是安全的燃料。如在汽车着火试验中,分别将装有氢气和天然汽油燃料罐点燃,结果氢气作为燃料的汽车着火后,氢气剧烈燃烧,但火焰总是向上得,对汽车的损坏比较缓慢,车内人员有较长得时间逃生,而天然燃料的汽车着火后,由于天然气比空气重,火焰向汽车四周蔓延,很快包围了汽车,伤及车内人员的安全。
㈧ “氢经济”是什么为什么说韩国是一个“氢经济”国家
是氢能源,因为目前韩国正在研究最合适的氢能源应用。
㈨ 为什么一说氢能源,很多人就会联想到现代汽车
作为国内首个以氢燃料电池发展为核心内容的展馆,现代汽车将其分为六大区域,以不同展区来划分解读氢科技的各个方面,包含未来氢生活展区、童言未来&权威之声展区、NEXO空气净化演示展区、氢燃料电池车驱动原理展区、未来移动出行体验展区以及预见氢社会展区。
在未来氢生活展区,重点展示了现代汽车未来氢能发展和氢能技术的安全可靠性;在童言未来&权威之声展区,主要通过视频展示了孩子对未来社会的想象,以及国内外氢能源专家的行业发展趋势的预测;在NEXO空气净化演示展区,展示了现代NEXO的空气净化功能;在氢燃料电池车驱动原理展区,详细展示了氢燃料电池车的驱动原理;在未来移动出行体验展区,可以通过模拟座舱更进一步身临其境般地体验未来氢社会;而在预见氢社会展区,展示了一幅未来氢社会城市的地图,充分了解氢能的生产、存储、运输和使用方式。
最后是战略布局。现代汽车已经将氢能利用写入了企业2030发展愿景之中,重申了加快燃料电池技术和氢能社会发展的决心。按照计划,在韩国现代汽车及其供应商将于2030年之前实现年生产70万套燃料电池系统的目标,其中50万套将供燃料电池汽车使用。此外,现代汽车还将开拓新业务,向汽车、无人机、船舶、轨道车辆、叉车和发电机制造商供应燃料电池系统,并在交通运输行业以外的领域扩大氢燃料电池技术的开发应用。
㈩ 氢能源的开发与利用主要在哪些方面
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。