氢能是什么 氢能的优点 氢能源是可再生资源吗

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摘要:氢能是什么?氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢能是氢的化学能,氢在地球上主要以化合态的形式出现,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%。氢能的优点有哪些呢?氢能的优点十分之多,可以发电,而且安全环保,最主要的是可以自动再生,成为人类的终极能源。

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一、氢能是什么

二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。二次能源又可分为“过程性能源”和“含能体能源”。当今电能就是应用最广的“过程性能源”;柴油、汽油则是应用最广的“含能体能源”。由于目前“过程性能源”尚不能大量地直接贮存,因此汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通运输工具就无法直接使用从发电厂输出来的电能,只能采用像柴油、汽油这一类“含能体能源”。可见,过程性能源和含能体能源是不能互相替代的,各有自己的应用范围。随着,人们将目光也投向寻求新的“含能体能源”,作为二次能源的电能,可从各种一次能源中生产出来,例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。而作为二次能源的汽油和柴油等则不然,生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加,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。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。

二、氢能的特点

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。作为能源,氢有以下特点:

(1)所有元素中,氢重量最轻。在标准状态下,它的密度为0.0899g/l;在-252.7°C时,可成为液体,若将压力增大到数百个大气压,液氢就可变为固体氢。

(2)所有气体中,氢气的导热性最好,比大多数气体的导热系数高出10倍,因此在能源工业中氢是极好的传热载体。

(3)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。

(4)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,为142,351kJ/kg,是汽油发热值的3倍。

(5)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。

(6)氢本身无毒,与其他燃料相比氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氨气外不会产生诸如一氧化碳、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,少量的氨气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。

(7)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。

(8)氢可以以气态、液态或固态的氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求。

由以上特点可以看出氢是一种理想的新的含能体能源。目前液氢已广泛用作航天动力的燃料,但氢能的大规模的商业应用还有待解决以下关键问题:

廉价的制氢技术:因为氢是一种二次能源,它的制取不但需要消耗大量的能量,而且目前制氢效率很低,因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。

安全可靠的贮氢和输氢方法 由于氢易气化、着火、爆炸,因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。

许多科学家认为,氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。氢能是一种二次能源,因为它是通过一定的方法利用其它能源制取的,而不象煤、石油和天然气等可以直接从地下开采。在自然界中,氢易和氧结合成水,必须用电分解的方法把氢从水中分离出来。如果用煤、石油和天然气等燃烧所产生的热转换成的电支分解水制氢,那显然是划不来的。现在看来,高效率的制氢的基本途径,是利用太阳能。如果能用太阳能来制氢,那就等于把无穷无尽的、分散的太阳能转变成了高度集中的干净能源了,其意义十分重大。目前利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等等。利用太阳能制氢有重大的现实意义,但这却是一个十分困难的研究课题,有大量的理论问题和工程技术问题要解决,然而世界各国都十分重视,投入不少的人力、财力、物力,并且也已取得了多方面的进展。因此在以后,以太阳能制得的氢能,将成为人类普遍使用的一种优质、干净的燃料。太阳能电池知识大讲堂>>

三、氢能的优点

安全环保

氢气分子量为2, 是空气的1/14, 因此,氢气泄漏于空气中会自动逃离地面,不会形成聚集。而其他燃油燃气均会聚集地面而构成易燃易爆危险。无味无毒,不会造成人体中毒,燃烧产物仅为水,不污染环境。

高温高能

1kg氢气的热值为34000Kcal, 是汽油的三倍。氢氧焰温度高达2800度,高于常规液气。

热能集中

氢氧焰火焰挺直,热损失小,利用效率高。

自动再生

氢能来源于水,燃烧后又还原成水。

催化特性

氢气是活性气体催化剂,可以与空气混合方式加入催化燃烧所有固体,液体、气体燃料。加速反应过程,促进完全燃烧,达到提高焰温、节能减排之功效。

还原特性

各种原料加氢精炼.

变温特性

可根据加热物体的熔点实现焰温的调节。

来源广泛

氢气可由水电解制取,水取之不尽,而且每kg水可制备1860升氢氧燃气。

即产即用

利用先进的自动控制技术,由氢氧机按照用户设定的按需供气,不贮存气体。

应用范围

适合于一切需要燃气的地方。

四、氢能是可再生资源吗

能源可以分为两大类,一次能源和二次能源。一次能源是指以自然形态存在的能源,包括风能、水能、太阳能、地热能和核能等。二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源,包括电能、汽油、柴油、液化石油气,氢能等。二次能源又可以分为“过程性能源”和“合能体能源”,电能就是应用最广的过程性能源,而汽油和柴油是目前应用最广的合能体能源。

氢元素周期表代号H,元素周期表序号1,英文Hydrogen,原子量1.0079,熔点-259.14度,沸点-252.87度。氢是重量最轻,导热性及燃烧性最好,燃烧最清洁的元素。氢能是人类能够从自然界获取的储量最丰富且高效的合能体能源。

氢能各项性能表现卓越,氢燃料电池将结束内燃机时代

现下对氢能的应用主要是通过氢燃料电池来实现的。氢燃料电池的工作方式从本质上不同于内燃机,氢燃料电池通过化学反应产生电能来推动汽车而内燃机车则是通过燃烧产生热能来推动汽车。由于燃料电池汽车工作过程不涉及燃烧因此无机械损耗及腐蚀,氢燃料电池所产生的电能可以直接被用在推动汽车的四轮上从而省略了机械传动装置,研究表明氢燃料电池的产能效率是内燃机的四倍以上,根据权威机构研究表明汽油能量从油箱转换到车轮的过程由于燃烧,散热,机械磨损等原因最后传输到车轮的推进能量不到五分之一,而氢燃料电池汽车用能效率却能达到五分之三以上,换句话说如果用同现下汽车的储油箱储藏同样体积的氢能的话可以行驶现下汽车三倍以上的距离而不用加氢。令人兴奋的是通过计算机控制还可以对四轮实现智能化,原先不可想象的横向泊车,原地90到180度转向,通过对四轮施加不同速度来防滑等特殊性能均由于机械传动装置的省略而变得轻而易举。还有氢能的安全存储性也大大高于燃油,由于氢是质量最轻的元素,即使泄漏燃烧也只会向上蒸发不会像汽油一样附着于人体或车辆长时间燃烧,氢能的安全系数大大高于燃油。还有氢燃料电池汽车的尾气排放物是水,对空气和环境的污染为零。

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标签: 啥叫氢燃料

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