制氫工藝創(chuàng)新發(fā)展 氫能成為新的重要能源形式

作者： 2019年11月20日 來源：中國科普網(wǎng) 瀏覽量：
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能源是人類活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在某種意義上，人類社會(huì)的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進(jìn)能源技術(shù)的使用。　　按照能源的發(fā)展趨勢預(yù)測，氫能將是重要的能源形式。從全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，氫能開發(fā)利
　　能源是人類活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在某種意義上，人類社會(huì)的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進(jìn)能源技術(shù)的使用。
　　按照能源的發(fā)展趨勢預(yù)測，氫能將是重要的能源形式。從全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，氫能開發(fā)利用進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段，已在交通、發(fā)電、航天等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)氫能及燃料電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化突破，其中燃料電池電堆成本、功率、可靠性、耐久性及環(huán)境適應(yīng)性等指標(biāo)已達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用水平。
　　氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，是二次能源。氫能在21世紀(jì)有可能在世界能源舞臺上成為一種舉足輕重的能源，氫的制取、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、應(yīng)用技術(shù)也將成為21世紀(jì)備受關(guān)注的焦點(diǎn)。氫具有燃燒熱值高的特點(diǎn)，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氫燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，可持續(xù)發(fā)展。
　　但由于氫是二次能源，需要利用一次能源來生產(chǎn)。以可持續(xù)的方式(原料來源豐富、無溫室氣體排放)實(shí)現(xiàn)氫的大規(guī)模生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)氫廣泛利用的前提。因此制氫技術(shù)是關(guān)鍵，而就目前技術(shù)來說，與傳統(tǒng)的化石燃料制氫工藝相比較，水電解制氫和核能制氫受到的關(guān)注比較高。
 
　　水電解制氫：
　　將經(jīng)過提純的水注入通有直流電的電解槽中，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣，氣體通過調(diào)節(jié)閥控制輸出，送入儲(chǔ)罐中。水電解制氫的成本在于電能，如果有較便宜的電能，將大幅降低制氫成本。水電解制氫能夠得到高純度的氫氣，將降低后續(xù)的使用成本。
 
　　核能制氫：
　　將核反應(yīng)堆與先進(jìn)制氫工藝耦合，進(jìn)行氫的大規(guī)模生產(chǎn)。核能制氫具有不產(chǎn)生溫室氣體、以水為原料、高效率、大規(guī)模等優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)和工藝的不斷發(fā)展，核能制氫技術(shù)有望成為未來大規(guī)模制氫的重要技術(shù)選擇。
 
　　氫能特點(diǎn)：
　　(1)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)中氫是很好的傳熱載體。 
　　(3)氫是自然界存在最普遍的元素，據(jù)估計(jì)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。 
　　(5)氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)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(shí)最清潔，除生成水和少量氨氣外不會(huì)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)，少量的氨氣經(jīng)過適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境，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，在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功，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。 
　　氫能被視作未來的理想替代能源。從長遠(yuǎn)來看，可以在高碳排放的工業(yè)和電力領(lǐng)域替代煤炭、天然氣等化石燃料，特別是在交通領(lǐng)域，氫能燃料電池在替代燃料與零排放方面具有無可比擬的優(yōu)勢。但目前，這都需要我們在對其工藝過程不斷研究創(chuàng)新，相信不久的將來，我們都能用上干凈清潔的氫能。
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