氢能源的发展

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1、论氢能源的发展摘要：本文就氢能远的优点，发展利用，发展瓶颈；及发展的前景做了详细的论述。、 、刖言氢作为能源有其他能源不能企及的优点，但是氢能源的利用还存在一些瓶颈，由于现存 的能源的诸多不足，新能源的发展势在必行，氢能源得到了前所未有的发展。引言1氢作为能源的优点在众多的新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为， 在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且 它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；而煤和石油燃烧生 成的是二氧化碳和二氧化硫，可分别产生温室效应和酸雨。煤和石油的储 量是有限的，而氢主要存于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断 地产生

2、氢气，永远不会用完。来源广泛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%,除空气中含 有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据 推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃 料放出的热量还大9000倍。热值大除核燃料外，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, 达142,351kJ/kg,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。密度小所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0.0899g/L，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。

3、易燃烧氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高， 燃烧速度快。无毒氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外 不会产生一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的 污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还 可继续制氢，反复循环使用。利用形式多样氢能利用形式多，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。导热性好所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的

4、导热系数高出10倍，因 此在能源工业中氢是极好的传热载体。易液化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。液态的氢既可用作汽车、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，都是用液态氢作燃料的。可以说氢能是最理想的、完美的能源。氢能作为一种高效、清洁、可持续的无碳”能源 已得到世界各国的普遍关注，被誉为21世纪的能源。发展氢经济是人类摆脱对化石能源的 依赖、保障能源安全的永久性战略选择。氢能源的发展利用氢能利用方式主要有三种。首先，利用氢的热核反应放出核能，这是核能利用的重要途径。其

5、次，就是最为普遍的氢气直接燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，如氢气发 动机。德国宝马汽车公司就一直致力于研发以氢气为燃料的汽车发动机，并且已经推出了样 车进行运行试验。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。另外一种就是制造氢能燃料电池，比如，德国的奔驰汽车公司对于氢能燃料电池汽车情 有独钟。迄今，氢燃料电池汽车已经完成或正在进行多个商业示范。燃料电池是一种直接通 过电化学反应将燃料的化学能转化成电能的发电装置。与传统电池的概念不同，燃料电池不 需要充电，只要在它的阳极侧连续输入氢气等燃料，再

6、在阴极侧通入氧化剂气体（如空气或 氧气），电能就能源源不断地输出来了。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%，而且无需对汽油发动 机作多大的改进。另外，使用氢一氢燃料电池还可以把氢能直接转化成电能，使氢能的 利用更为方便。目前，这种燃料电池已在宇宙飞船和潜水艇上得到使用， 效果不错。当然，由于成本较高，一时还难以普遍使用。发展氢能源的瓶颈首先：怎么生产？比如水的

7、电解，它相当于氢气燃烧的逆反应，燃烧时候放 那么多的热，电解就要使用至少这么多的能量，可见消耗电力很多。有人说找到 好的催化剂，主要是希望利用光能进行水解，能量不会有所减少，只是光不要钱 啊。其次：怎么保存和使用？氢气不像汽油容易运输和使用，有一点空气在常温 就会爆炸，而且很剧烈。我看十万个为什么包括平时试验指导，对氢气具有吸收 作用的很少，一般为贵金属，比如钯，竦和镑，都是很艰难得到的。现在世界上氢的年产量约为3600万吨，其中绝大部分是从石油、煤炭 和天然气中制取的，这就得消耗本来就很紧缺的矿物燃料；另有4%的氢是用电解水的方法制取的，但消耗的电能太多，很不划算，因此，人们正在 积极探索研

8、究制氢新方法。氢能源的发展前景对于制取氢气，有人提出了一个大胆的设想：将来建造一些为电解水 制取氢气的专用核电站。譬如，建造一些人工海岛，把核电站建在这些海 岛上，电解用水和冷却用水均取自海水。由于海岛远离居民区，所以既安 全，又经济。制取的氢和氧，用铺设在水下的通气管道输入陆地，以便供 人们随时使用。结语总而言之，氢能是未来最理想的能源之一。早在130多年前，儒勒凡尔纳 就预言：“Water is the coal of the future（水是未来的煤）”，他还进一步指 出：“首先，我们必须能够成功地利用构成水的元素氢和氧。”随着环保意识 的增强，化石资源的枯竭以及氢能制备与储存技术研究的深入，在燃料电池技术 即将进入大规模产业化的今天，我们对“氢能时代”的到来充满信心。