氫能優(yōu)點(diǎn)有哪些?其制取途徑有哪些?如何儲(chǔ)存和運(yùn)輸?講述氫能沒被大規(guī)模利用的原因。

【專家解說】：1.高壓氣態(tài)貯存 氣態(tài)氫可貯存在地下庫里，也可裝人鋼瓶中。為減小貯存體積，必須先將氫氣壓縮，為此需消耗較多的壓縮功。一般一個(gè)充氣壓力為20MP的高壓鋼瓶貯氫重量只占1.6%;供太空用的鈦瓶儲(chǔ)氫重量也僅為5%。為提高貯氫量，目前正在研究一種微孔結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)氫裝置，它是一微型球床。微型球系薄壁(1~1Oμm)，充滿微孔(10~100μm)，氫氣貯存在微孔中。微型球可用塑料、玻璃、陶瓷或金屬制造。 2.低溫液氫貯存 將氫氣冷卻到-253℃，即可呈液態(tài)，然后，將其貯存在高 真空的絕熱容器中。液氫貯存工藝首先用于宇航中，其貯存成本較貴，安全技術(shù)也比較復(fù)雜。高度絕熱的貯氫容器是目前研究的重點(diǎn)?，F(xiàn)在一種間壁間充滿中孔微珠的絕熱容器已經(jīng)問世。這種二氧化硅的微珠直徑約為30~150μm，中間是空心的，壁厚l~ 5μm。在部分微珠上鍍上厚度為1μm的鋁。由于這種微珠導(dǎo)熱系數(shù)極小，其顆粒又非常細(xì)可完全抑制顆粒間的對(duì)流換熱;將部分鍍鋁微珠(一般約為3%~5%)混入不鍍鋁的微珠中可有效地切斷輻射傳熱。這種新型的熱絕緣容器不需抽真空，其絕熱效果遠(yuǎn)優(yōu)于普通高真空的絕熱容器，是一種理想的液氫貯存罐，美國宇航局已廣泛采用這種新型的貯氫容器。 3.金屬氫化物貯存 氫與氫化金屬之間可以進(jìn)行可逆反應(yīng)，當(dāng)外界有熱量加給金屬氫化物時(shí)，它就分解為氫化金屬并放出氫氣。反之氫和氫化金 屬構(gòu)成氫化物時(shí)，氫就以固態(tài)結(jié)合的形式儲(chǔ)于其中。 用來貯氫的氫化金屬大多為由多種元素組成的合金。目前世界上已研究成功多種貯氫合金，它們大致可以分為四類:一是稀土鑭鎳等，每公斤鑭鎳合金可貯氫153L。二是鐵一鈦系，它是目前使用最多的貯氫材料，其貯氫量大，是前者的4倍，且價(jià)格低、活性大，還可在常溫常壓下釋放氫，給使用帶來很大的方便。三是鎂系，這是吸氫量最大的金屬元素，但它需要在287℃下才能釋放氫，且吸收氫十分緩慢，因而使用上受限制。四是釩、鈮、鋯等多元素系，這類金屬本身屬稀貴金屬，因此只適用于某些特殊場合。目前在金屬氫化物貯存方面存在的主要問題是:貯氫量低，成本高及釋氫溫度高。因此進(jìn)一步研究氫化金屬本身的化學(xué)物理性質(zhì)，包括平衡壓力一溫度曲線、生成食轉(zhuǎn)化反應(yīng)速度、化學(xué)及機(jī)械穩(wěn)定性等，尋求更好的貯氫材料仍是氫能開發(fā)利用中值得注意的問題。 帶金屬氫化物的貯氫裝置既有固定式也有移動(dòng)式，它們既可作為氫燃料和氫物料的供應(yīng)來源，也可用于吸收廢熱，儲(chǔ)存太陽 能，還可作氫泵或氫壓縮機(jī)使用。 4.氫氣的運(yùn)輸 氫雖然有很好的可運(yùn)輸性，但不論是氣態(tài)氫還是液氫，它們?cè)谑褂眠^程中都存在著不可忽視的特殊問題。首先，由于氫特別輕，與其他燃料相比在運(yùn)輸和使用過程中單位能量所占的體積特別大，即使液態(tài)氫也是如此。其次，氫特別容易泄漏，以氫作燃料的汽車行駛試驗(yàn)證明，即使是真空密封的氫燃料箱，每24h的泄漏率就達(dá)2%，而汽油一般一個(gè)月才泄漏1%。因此對(duì)貯氫容器和輸氫管道、接頭、閥門等都要采取特殊的密封措施。第三， 液氫的溫度極低，只要有一點(diǎn)滴掉在皮膚上就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的凍傷，因此在運(yùn)輸和使用過程中應(yīng)特別注意采取各種安全措施。 氫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%，因此氫能被稱為人類的終極能源。水是氫的大“倉庫”，如把海水中的氫全部提取出來，將是地球上所有化石燃料熱量的9000 倍。氫的燃燒效率非常高，只要在汽油中加入4% 的氫氣，就可使內(nèi)燃機(jī)節(jié)油40%。目前，氫能技術(shù)在美國、日本、歐盟等國家和地區(qū)已進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)施階段。美國政府已明確提出氫計(jì)劃，宣布今后4年政府將撥款17億美元支持氫能開發(fā)。美國計(jì)劃到2040年美國每天將減少使用1100萬桶石油，這個(gè)數(shù)字正是現(xiàn)在美國每天的石油進(jìn)口量。 氫能 【hydrogen energy】 通過氫氣和氧氣反應(yīng)所產(chǎn)生的能量。氫能是氫的化學(xué)能，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%。由于氫氣必須從水、化石燃料等含氫物質(zhì)中制得，因此是二次能源。工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多，常見的有水電解制氫、煤炭氣化制氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制氫等。氫能具有以下主要優(yōu)點(diǎn):燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，氫氣可以由水制取，而水是地球上最為豐富的資源。目前，氫能技術(shù)在美國、日本、歐盟等國家和地區(qū)已進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)施階段。