《可再生能源 教学课件 ppt 作者 汪建文 第八章 氢能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可再生能源 教学课件 ppt 作者 汪建文 第八章 氢能（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、作者：鄢晓忠,第八章 氢 能,Concept,普通高等教育“十二五”规划教材,第一节 氢 能 概 述,第一节 氢 能 概 述,第一节 氢 能 概 述,第一节 氢 能 概 述,第一节 氢 能 概 述,第一节 氢 能 概 述,氢气通常以化合物的形式存在于自然界中。纯氢气在自然环境状态下以气态存在，只有经过液化过程高压处理才以液态形式存在。氢原子与其他物质结合在一起形成化合物的种类很多，能作为能源载体的含氢化合物的种类并不是太多。常见的含氢化合物的能量储备见表8-1，这些化合物都和氢气一样，可以作为能量载体在能量的释放、转换、储存和利用过程中发挥重要的作用。,表8-1含氢化合物的能量储备,第二节 氢
2、能的制备储运技术,传统的制氢技术包括烃类蒸汽重整制氢法、重柴油（或渣油）部分氧化重整制氢法和电解水法。利用工农业副产品制氢的技术也在发展。此外,利用其他方式分解水制备氢的技术也受到了广泛的重视,如热化学循环制氢、太阳能、地热能、核能等。图8-1概括了上述几种主要制氢方法。,图8-1 几种典型的制氢方法,第二节 氢能的制备储运技术,（1）电解水制氢,（3）热化学制氢,电解水制氢的原理如图8-2所示。 常用的压力型电解水制氢系统流程如图8-3所示。,高温热解水制氢的热解反应式为 , H=241.82 kJ/mol,（2）高温热解水制氢,1.用水制氢,热化学制氢是指在水系统中，在不同的温度下，经历一
3、系列不同但又相互关联的化学反应，最终将水分解为氢气和氧气的过程。,第二节 氢能的制备储运技术,第二节 氢能的制备储运技术,第二节 氢能的制备储运技术,氢能的利用涉及氢的生产、储存及运输等各个环节,由于氢的物理及化学性质，要求系统的各个环节必须安全，同时也要求容量大、成本低、使用方便。,第二节 氢能的制备储运技术,第三节 氢能利用技术,一,氢能的主要应用,氢主要有两种转化应用的方式，即可以以燃烧的形式在发动机中使用，也可以以化学作用的形式在燃料电池中使用。表8-2列出了一些氢的转化与应用情况。,表8-2 氢的转化与利用,第三节 氢能利用技术,二,氢燃料电池发电技术,燃料电池是一种把储存在燃料和氧
4、化剂中的化学能,等温地按电化学原理转化为电能的能量转换装置。燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成。燃料在阳极氧化,氧化剂在阴极还原,电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路,产生电能而驱动负载工作。,图8-5 电池中的极化,1.燃料电池的基本原理,第三节 氢能利用技术,第三节 氢能利用技术,3.燃料电池的种类,(1)碱性燃料电池 碱性燃料电池不仅具有很高的能量转化率（60）,而且还具有高比功率和高比能量的优点。碱性燃料电池原理示意图见图8-6。,图8-6 碱性燃料电池原理示意图,1-隔膜;2-连接片;3-阳极;4-阴极;5-电解质;6-支撑网,第三节 氢能利用技术,(2)磷酸型燃
5、料电池 磷酸型燃料电池原理图如图8-7所示。,图8-7 200kW磷酸燃料电池原理图,第三节 氢能利用技术,(3)质子交换膜燃料电池,质子交换膜燃料电池以全氟磺酸型固体聚合物为电解质，以铂碳和铂钌碳为电催化剂，氢气或净化重整气为燃料，以空气或纯氧为氧化剂，以带有气体流动通道的石墨或表面改性的金属板为双极板。质子交换膜燃料电池的工作原理示意图如图8-8所示。,图8-8 质子交换膜燃料电池的 工作原理示意图,第三节 氢能利用技术,(4)熔融碳酸盐燃料电池,熔融碳酸盐型燃料电池一般称为第二代燃料电池,其运行温为650左右,发电效率约55。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
6、的存在,燃料可用氢、一氧化碳、天然气等,氧化剂用空气。其工作原理及结构示意图如图8-9所示。,图8-9 熔融碳酸盐型燃料电池的工作原理及结构示意图 a)工作原理 b）结构,第三节 氢能利用技术,（5）固体氧化物燃料电池,固体氧化物型燃料电池其操作温度在1000左右，发电效率可超过60%,适于建造大型发电站。 平板式固体氧化物型燃料电池的结构和工作原理如图8-10所示。由图可见，构成固体氧化物型燃料电池的关键部件为阴极、阳极、固定电解质及连接材料等。,图8-10 固体氧化物燃料电池的工作原理示意图及结构图示意图,思考与习题,8-1 简述氢能的主要用途。 8-2 简述氢气的性质、特点和氢气常见的化学反应。 8-3 与其它能源相比，氢气作为能源具有哪些优点？ 8-4 简述氢气的常见制备方法。如何进行氢气的储存和运输？ 8-5 简述不同种类燃料电池的基本原理、特点和运输？ 8-6 常见的燃料电池由哪几部分组成？ 8-7 举例说明燃料电池发电系统的工作过程。,Thank You !,
