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1、新能源篇——?dú)淠躧ydrogenenergy7/28/20211氫能概述氫的特點(diǎn)氫的利用氫經(jīng)濟(jì)氫的制取氫的儲存與運(yùn)輸二次能源又可分為兩類：過程性能源（水能、風(fēng)能、電能……）含能體能源（汽油、柴油……）一次能源能源用戶二次能源一、氫能概述由于目前“過程性能源”尚不能大量地直接貯存，因此汽車、輪船、飛機(jī)等機(jī)動性強(qiáng)的現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具就只能采用像柴油、汽油這一類“含能體能源”。隨著常規(guī)能源危機(jī)的出現(xiàn)，在開發(fā)新的一次能源的同時，人們將目光也投向?qū)で笮碌摹昂荏w能源”，氫能正是一種人們期待的新的二次能源。21世紀(jì)最有前途的能源有兩種：氫能受控核聚

2、變能二、氫的特點(diǎn)氫位于元素周期表之首，它的原子序數(shù)為1，在常溫常壓下為氣態(tài)，在超低溫高壓下又可成為液態(tài)。7/28/202161）所有元素中，氫重量最輕。2）所有氣體中，氫氣的導(dǎo)熱性最好，比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍，因此在能源工業(yè)中氫是極好的傳熱載體。3）氫是自然界存在最普遍的元素，據(jù)估計它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。4）除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，每千克氫燃燒后能放出142.35千焦的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍

3、，焦炭的4.5倍。5）氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范圍，而且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。6）氫本身無毒，與其他燃料相比氫燃燒時最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、鉛化物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質(zhì)，而且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。7）氫能利用形式多，既可以通過燃燒產(chǎn)生熱能，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。8）氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。氫能所具有的清潔、無污染、效率高、重量輕和儲存及輸送性能好、

4、應(yīng)用形式多等諸多優(yōu)點(diǎn)，贏得了人們的青睞。燃燒氫氣能發(fā)電氫燃料電池氫能航空航天氫能汽車氫能氫能汽車三、氫的利用氫能航空航天氫燃料電池燃燒氫氣能發(fā)電氫能汽車：氫能汽車可有兩種形式：⒈通過內(nèi)燃機(jī)燃燒氫產(chǎn)生動能，此時的燃料可以是純氫，也可以是氫與天然氣的混合物。⒉以氫為原料的燃料電池作為汽車的動力，即現(xiàn)在我們所說的氫燃料電池汽車。在交通運(yùn)輸方面，美、德、法、日等汽車大國早已推出以氫作燃料的示范汽車，并進(jìn)行了幾十萬公里的道路運(yùn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)證明，以氫作燃料的汽車在經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性和安全性三方面均有良好的前景，但目前仍存在貯氫密度小和成本高兩大障礙。

5、福特汽車領(lǐng)先投產(chǎn)氫燃料內(nèi)燃機(jī)目前制造一輛燃料電池車的花費(fèi)大約是普通汽車成本的100倍左右，只有那些為批量上市而生產(chǎn)的車型才能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，但其成本仍然是普通汽車成本的10倍。氫能航空航天：早在第二次世界大戰(zhàn)期間，氫即用作A—2火箭發(fā)動機(jī)的液體推進(jìn)劑。1960年液氫首次用作航天動力燃料。1970年美國發(fā)射的“阿波羅”登月飛船使用的起飛火箭也是用液氫作燃料。現(xiàn)在氫已是火箭領(lǐng)域的常用燃料了?，F(xiàn)在科學(xué)家們正在研究一種“固態(tài)氫”的宇宙飛船。固態(tài)氫既作為飛船的結(jié)構(gòu)材料，又作為飛船的動力燃料。在飛行期間，飛船上所有的非重要零件都可以轉(zhuǎn)作能源而“消耗

6、掉”。這樣飛船在宇宙中就能飛行更長的時間。氫的能量密度很高，是普通汽油的3倍，這意味著燃料的自重可減輕2／3，這對航天飛機(jī)無疑是極為有利的。今天的航天飛機(jī)以氫作為發(fā)動機(jī)的推進(jìn)劑，以純氧作為氧化劑，液氫就裝在外部推進(jìn)劑桶內(nèi)，每次發(fā)射需用1450m3，重約100t。在超聲速飛機(jī)和遠(yuǎn)程洲際客機(jī)上以氫作動力燃料的研究已進(jìn)行多年，目前已進(jìn)入樣機(jī)和試飛階段。德國戴姆勒-奔馳航空公司和俄羅斯航空公司已從1996年開始進(jìn)行試驗(yàn)，證實(shí)在配備有雙發(fā)動機(jī)的噴氣機(jī)中使用液氫，其安全性有足夠的保證。由于液態(tài)氫的工作溫度為－253℃，因此必須改進(jìn)目前的飛機(jī)燃料系

7、統(tǒng)。氫燃料電池：燃料電池是一種將氫和氧的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。這種裝置的最大特點(diǎn)是由于反應(yīng)過程中不涉及到燃燒，因此其能量轉(zhuǎn)換效率不受“卡諾循環(huán)”的限制，其能量轉(zhuǎn)換率高達(dá)60%－80%，實(shí)際使用效率則是普通內(nèi)燃機(jī)的2－3倍。氫燃料電池工作原理：工作時給負(fù)極供給燃料(氫)，給正極供給氧化劑(空氣)。氫在負(fù)極分解成正離子H＋和電子e-：2H2→4H++4e－，氫離子進(jìn)入電解質(zhì)中，而電子則沿外部電路(含負(fù)載)移向正極。氧在正極獲得氫離子和電子反應(yīng)為水：O2+4H++4e-→2H2O。氫燃料電池工作原理：采用氫燃料電池的實(shí)驗(yàn)車

8、氫燃料電池的應(yīng)用：把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能供機(jī)械應(yīng)用在舊金山召開的英特爾開發(fā)商論壇上，千年電池公司向人們展示了一臺運(yùn)行原型氫燃料電池的電腦。目前絕大多數(shù)筆記本電腦在電池充滿情況下可工作三到四小時。迄今，千年電池的工作時間僅