国创氢能源
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氢能源的开发与利用主要在哪些方面?
答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。
氢能源的局限性大吗?
答日本爱知县政府近日发布“爱知县低碳氢能源供给链2030年愿景”。作为日本制造业重镇,爱知县计划在2030年实现“氢能社会”,成为日本氢能源战略中的领头羊。
日本工作人员给氢燃料电池叉车充氢
日本政府去年12月正式发布“氢能源基本战略”,主要目标包括到2030年左右实现氢能源发电商用化,以削减碳排放并提高能源自给率。
新闻配图
由于来源广泛、燃烧热值高、清洁无污染和适用范围广等优点,氢能源被视作21世纪极具发展潜力的清洁能源。日本政府正在竭力打造“氢能社会”,抓住“未来王牌”。但氢能源的局限性也不容忽视。
来源: 新华国际
有关氢能源的化学问题
答三种能源“(太阳能 )(风能 )(核能 );用氢气作能源,其突出的优点是:(无污染 )(效率高 )(取之不尽 );而目前还没有普遍使用氢能源的原因是( 转化条件比较苛刻)。
氢能的开发利用
答“氢能经济”时代将到来 加拿大日前宣布将为“氢公路项目”提供资助。氢公路项目的实施将是加拿大能源史上的氢能革命。该项目的具体内容是在2010年前,在温哥华到2010年冬奥会主办城市威斯勒的120公里公路上建立5个燃料电池车的加氢站,并生产出必要数量的燃料电池车,由氢燃料电池车承担2010年冬奥会期间机场与主办城市之间的人员运输任务。 随着工业的发展,污染日益严重,以氢能为代表的高效清洁能源越来越成为社会生存与发展的必然选择。氢能燃料电池电动汽车已被列为21世纪十大高技术之首。 氢能燃料电池作为一种清洁能源,其应用不仅能获得较好的环保效益,而且能减少对外国的石油依赖,实现能源独立。牛津大学有科学家预测,到2010年前,世界每天生产的氢能源当量将达到320万桶石油;2020年前将达到950万桶石油。专家们认为,氢将在2050年前取代石油而成为主要能源,人类将进入完全的“氢能经济”社会。 氢位于元素周期表之首 氢位于元素周期表之首,它的原子序数为1,在常温常压下为气态,在超低温高压下又可成为液态。 专家介绍,作为能源,氢有以下特点:一是所有元素中,氢重量最轻;二是所有气体中,氢气的导热性最好,在能源工业中氢是极好的传热载体;三是氢是自然界存在最普遍的元素,据估计它构成了宇宙质量的75%;四是除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的;五是氢燃烧性能好,点燃快,与空气混合时有广泛的可燃范围,而且燃点高,燃烧快;六是氢本身无毒,与其他燃料相比氢燃烧时最清洁,而且燃烧生成的水还可继续制氢,反复循环使用;七是氢能利用形式多,既可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,又可以作为能源材料用于燃料电池,或转换成固态氢用作结构材料,用氢代替煤和石油,不需对现有的技术装备作重大的改造,现在的内燃机稍加改装即可使用;八是氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求。 氢能被世界关注 世界很多国家目前都在努力开发能够取代石油和煤炭的清洁能源,其中氢能最为引人注目。氢能经济(Hydrogen Economy)已经被美国、欧盟、日本、中国等列上了发展日程。 英国伦敦帝国学院的研究人员最近宣布,在氢能经济方面取得突破已经指日可待了。他们说,在不久的将来,人们将可以模仿植物对水进行分离的模式安全高效地从水中分离出氢能来。 加拿大计划将燃料电池电动汽车技术发展成国家的支柱产业。加拿大对氢能的研究与开发投入较早较大,估计未来5年里,氢能开发还将投入10亿美元。2004年的报告显示,在过去5年里,加拿大的氢能公司数目增加了1倍。加拿大的长期目标是抢占世界氢能领域的制高点。 美国总统布什表示,美国将致力于发展氢燃料电池车辆以及氢能基础供应设施,以维护生态环境,并且让美国谀茉捶矫嫒〉酶蟮淖灾餍浴!拔姨嵋橛2亿美元来资助氢能的研究计划,让美国能够在发展清洁的氢能车辆上领先全球。”美国能源部已经跟著名科技研发公司Millennium Cell签订合同,在2004年到2006年间拿出350万美元资助这家公司的氢能研究计划。 氢能之所以得到世界各国的高度重视,除了它没有污染的特性外,还因为它取之不尽、用之不竭。目前面临的最大困难是如何安全高效地提取、储存和转换氢能,把它转变成易于使用的电力。为此,世界很多国家都在拿出巨额资金进行研究开发。 电解水制氢 将是我国能源战略的美好前景 中国科学家呼吁,国家应该大力推动制氢技术和燃料电池的开发研究,结合我国实情开展有特色的试点开发,抢占未来能源制高点,尽早步入永续发展的“氢能经济”时代。 目前,国际上通行的制氢方法不外两种:一种是利用煤炭、石油、天然气等炭氢化合物制取,但这些都是不可再生能源;另一种是直接利用水制取,氢燃烧后又与空气结合变回纯净水,这是自然物质循环利用、持续发展的典型过程,可谓取之不尽、用之不竭。而且氢是一种可以储存的能源,如果利用丰富的电能实现电解水制氢,可建独立的氢供应站,不必区域联网,不需要庞大的基础设施,也不像风力、地热、潮汐等能源受地域限制。我国相关专业的专家认为,大力发展水电,利用电解水制氢,将是我国能源战略的美好前景。 专家们同时认为,迎接“氢能经济”时代的到来,尽管还需要大量的科技攻关,但是电解水制氢技术及设备,已被科学界所公认。国家应该加强扶植科研开发,提高以燃料电池为核心的氢能发动机性能,不断降低制氢、用氢成本,探索新的制氢用氢途径,通过试点加速实现氢能源及燃料电池汽车商品化、产业化进程。参考资料:
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