《氫能源的開發(fā)和利用》

【專家解說】：氫能的開發(fā)和利用 當今世界上發(fā)展新能源迫在眉睫，因為能源，如石油，天然氣，煤炭是不可再生資源，儲量在地球上，人類的生存和時間有限，不能分開能源，有必要尋找新的能源來源。 氫能是一種二次能源，它是有一定的方法利用其他能源的制備，不像煤，石油和天然氣直接從地下開采，幾乎完全依靠化石燃料。隨著越來越多的消費的化石燃料，其儲量日益減少，終有一天這些資源將被耗盡，目前迫切需要找到一個非對化石燃料的依賴，豐富的新的含能體能源。氫是這樣的常規(guī)能源危機的出現(xiàn)和發(fā)展的新的二次能源，人們期待的新的二次能源。氫在第一周期表中原子序數(shù)1，氣體在正常的溫度和壓力下的超低溫的高壓液相。作為一個理想的新的合作能夠身體的能量，它具有以下特點： 升，重量最輕的元素。在標準狀態(tài)下，0.8999克/升，-252.7℃下，進入到金屬氫化物的液體，液體的氫的密度，壓力增加至數(shù)百個大氣壓。 2，最好的氣體導熱系數(shù)，比大多數(shù)氣體的導熱系數(shù)高出10倍。 3，最常見的元素存在于自然界中。據(jù)估計，它構(gòu)成的宇宙的質(zhì)量的75％的，在除了含有氫的空氣，主要是存儲在水的化合物的形式，和水是最廣泛使用的物質(zhì)在地球。據(jù)估計，如果所有的海水中提取氫，它的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量產(chǎn)生9000倍。 4，除了核以外的氫的燃料的熱值是最高的，所有的化石燃料，化學品，燃料和生物燃料，142351千焦耳/公斤，3倍的熱值的汽油。 5，燃燒，點燃快，范圍廣易燃，與空氣混合后，點燃高的燃燒速度。 6，無毒，與其他燃料最干凈的氫氣燃燒儲生成水和少量的氫疊氮化物，不產(chǎn)生，如一氧化碳，二氧化碳，烴類，鉛化合物和灰塵顆粒相比，等有害于環(huán)境的水的污染物質(zhì)，疊氮化氫少量適當?shù)奶幚砗?，也不會污染環(huán)境，由燃燒產(chǎn)生的也可以是氫，用重復的周期。產(chǎn)品水無腐蝕性，非破壞性的設備。 7，更多的攻擊。既可以產(chǎn)生的燃燒熱，在熱發(fā)動機產(chǎn)生機械功，并且可以用作用于燃料電池的能源材料，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。 8，可在氣態(tài)，液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物，能適應的儲存和運輸?shù)雀鞣N應用環(huán)境的不同要求。 9，您可以取消遠距離高電壓傳輸，超出了密切的管道輸送氫的產(chǎn)生，安全性相對增加，虧損減少能源無效。 10，取消氫內(nèi)燃機噪聲源和能源污染隱患，利用率高。 11，的氫可以減少燃料的重量，有效載荷可以增加運載工具，它可以減少運輸成本考慮社會總效益優(yōu)于其他形式的能源的全部好處。 今天，氫能利用已取得的進展是突飛猛進。自1965年以來，美國開始研制液氫發(fā)動機，已成功開發(fā)出多種類型的噴氣和火箭發(fā)動機。美國航天飛機已成功地應用于液態(tài)氫燃料。中國的長征2號，3，還可以使用液態(tài)氫燃料。使用液體氫代替柴油鐵路機車或汽車的發(fā)展也非?；钴S。依靠氫燃料氫燃料汽車，氫燃料電池運行的通信電源系統(tǒng)和氫能系統(tǒng)也是一個重要的手段。 目前，世界各國都在研究如何能低成本的大量生產(chǎn)氫。利用太陽能將水分解的主要研究方向之一，和光將水分解成氫氣和氧氣的效果，關(guān)鍵是要找到一個合適的催化劑。超過50個實驗室進行研究，在當今世界上，有一個重大的突破，但它孕育著廣闊的發(fā)展前景。 氫能發(fā)展的一個重要步驟，將建立一個更好的，無污染的新的世界。 許多新的能源，氫能將成為21世紀的最佳能源。這是因為，在燃燒相同重量的煤，汽油和氫的情況下，氫氣產(chǎn)生能量，它的燃燒產(chǎn)物是水，無灰和廢氣，不污染環(huán)境，由煤燃燒產(chǎn)生的和油的二氧化碳和二氧化硫，溫室效應和酸雨，分別。煤和石油儲量是有限的，而氫主要存于水，唯一的燃燒產(chǎn)物是水，源源不斷產(chǎn)生氫氣，永遠不會用完。 氫是一種無色氣體。燃燒氫的發(fā)布142千焦耳熱漢城1克，是汽油熱的三次。氫特別輕的重量比汽油，天然氣，煤油，輕多了，從而隨身攜帶，便利的交通，航天，航空和其他高速飛行的最合適的運輸燃料。能夠在氧氣中燃燒的氫，氫火焰溫度高達2500℃，因此，人們使用氫切割或焊接鋼材料。 性質(zhì)非常廣泛分布的氫。水是氫的大“倉庫”，它含有11％的氫。約1.5％，在土壤中的氫;石油，煤，天然氣，植物和動物中都含有氫。主體的形式有水的化合物中的氫，水，蓄水約70％的地球表面的覆蓋，因此可以說，氫是取之不盡，用之不竭的能源。如果他們能使用正確的方法把氫從水系統(tǒng)，氫將是一個相當便宜的能源價格。 氫是非常靈活和適用性。它不僅可以被用作燃料，和具有的化學能，熱能和機械能之間的轉(zhuǎn)換功能的金屬氫化物。例如，有能力吸收氫的放熱和吸熱儲氫金屬儲存熱量，并利用加熱和空調(diào)的房間。 氫氣作為燃料氣體首先被施加在車輛上。 1976年5月，美國開發(fā)的一個氫燃料的車輛;后，日本也成功地開發(fā)了一個液體氫燃料汽車; 20世紀70年代末，在前任聯(lián)邦共和國，德國梅賽德斯 - 奔馳汽車公司已經(jīng)測試的氫只有五公斤的氫上車輛行駛110公里。 使用氫作為汽車燃料，不僅清潔，容易發(fā)動引擎上的一個低的溫度和腐蝕作用，并延長發(fā)動機壽命。一般汽車由于氫氣和空氣的蒸發(fā)器可以是均勻混合的，可被省略，從而簡化了結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有的汽車。更有趣的是，只要在汽油中加入4％的氫氣?？梢允褂盟鳛槠嚢l(fā)動機燃料40％以上的燃油效率，和汽油發(fā)動機沒有很大的提高。 氫氣在一定壓力和溫度下很容易變成液體，所以錫能汽車的公路拖車或輪船運輸十分便利。液態(tài)氫可以使用，也可以作為汽車，飛機燃料，也可以用來作為一個火箭，導彈燃料。美國月球的“阿波羅”號飛船和中國第一顆人造衛(wèi)星的發(fā)射，長征運載火箭，使用液態(tài)氫作為燃料。 另外，使用氫 - 氫燃料電池也可以氫直接轉(zhuǎn)化為電能，氫能使用更方便。目前，這種燃料電池在航天器和潛艇已經(jīng)使用，效果良好。當然，由于成本較高，這是不能廣泛使用。 現(xiàn)在每年生產(chǎn)的氫在世界上約36萬噸，其中大部分是從石油，煤炭和天然氣系統(tǒng)，這是固有的有限的化石燃料消耗，另外4％的氫的制備電解水的方法，但它消耗了太多的能量，這是不值得的，因此，人們都在積極探索新的方法研究氫生產(chǎn)。 太陽能的研究和利用的發(fā)展，人們已經(jīng)開始利用太陽光分解水產(chǎn)生氫氣。到催化劑中的水在陽光的照射下，催化劑將能夠刺激的光化學反應，將水分解成氫氣和氧氣。例如，二氧化鈦和一些含釕化合物，是更適合于光水解催化劑。預計，一旦出現(xiàn)更有效的催化劑，“火”水 - 氫的生產(chǎn)成為可能，那么，只要在汽車，飛機油箱裝滿水，然后加入光水解催化劑，然后，在陽光照射下，水將能夠繼續(xù)到氫的分解，在發(fā)動機的能量。 20世紀70年代以來，使用的半導體材料，鈦酸鍶光電極金屬鉑暗電極在一起，然后放入水中，通過陽光的照射下，在鉑電極釋放的氫的釋放，而鈦酸鍶電極氧，這是我們通常所說的光電解水從氫法律制度。 科學家們還發(fā)現(xiàn)，在太陽光的作用下，一些微生物可以產(chǎn)生氫氣。人們利用微生物的光合作用釋放出氫氣，通過氫化酶的誘導電子，水中的氫離子結(jié)合生成氫氣。前蘇聯(lián)的科學家們發(fā)現(xiàn)湖中的微生物他們這種微生物在適合其生存的特殊容器，微生物氫收集的氫氣瓶。這種微生物中包含的特定的蛋白質(zhì)，可釋放出氫，也可用于在制藥和維生素的生產(chǎn)，并使用它用于畜牧業(yè)和家禽飼料?，F(xiàn)在，人們正在努力開發(fā)高效產(chǎn)氫微生物，以適應新能源的開發(fā)和利用的需求。是 有趣的是，許多原始的低等生物在新陳代謝過程中釋放出氫氣。例如，許多的細菌可以被釋放在某些條件下的氫。稱為“紅鞭毛桿菌，日本已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為氫生產(chǎn)專家。此時，氫內(nèi)會創(chuàng)建玻??璃器皿玻璃器皿，淀粉為原料，混合與一些其他營養(yǎng)素的培養(yǎng)基可以培養(yǎng)這種細菌，這種細菌氫生產(chǎn)效率高，每消耗5毫升淀粉營養(yǎng)液可以生產(chǎn)25毫升氫氣。 航空航天領(lǐng)域光合細菌 - 紅螺準備投入的空間，并與它釋放的氫氣作為能源源為飛船的增長，這種細菌迅速繁殖，培育的培養(yǎng)方法是簡單的，無論是在農(nóng)業(yè)和副業(yè)廢水中的殘留物和廢物的乳品加工廠，培育 產(chǎn)生氫氣，把提出一個大膽的設想：專用電解水產(chǎn)生氫建設核電廠的未來。例如，人工島嶼，在這些島嶼上建造的核電廠的建設，電解水和冷卻??水取自海水。島遠離居民區(qū)，它是既安全又經(jīng)濟。制備氫氣和氧氣，通風水下敷設管道進入土地，為了人在任何時候使用。