關(guān)于未來...

熱心網(wǎng)友：1前言 石油和天然氣兩種處于自然狀態(tài)的烴類化合物能源具有不可再生性，隨著化石燃料耗量的日益增加，終將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料、儲量豐富的新的能源。氫能就是這種能源，且氫能的研究同時還迎合了工業(yè)化國家日趨嚴(yán)格的環(huán)保政策，因而各國對氫能的研究變的日益活躍起來。 氫原子序數(shù)為1，常溫常壓呈氣態(tài)，超低溫、高壓下又可成為液態(tài)。作為能源，氫有以下特點： 1）氫是構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75％，存儲量大。 2）氫的發(fā)熱值高，是汽油發(fā)熱值的3倍。 3）氫燃燒性好，點燃快，3％－97％范圍內(nèi)均可燃。 4）氫循環(huán)使用性好，燃燒反應(yīng)生成的水可用來制備氫，循環(huán)使用。 5）氫利用形式多，可以產(chǎn)生熱能、可用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫作結(jié)構(gòu)材料。 美國著名石油專家?？酥Z米迪斯博士預(yù)測：主宰未來世界的能源將是氫能。 2氫能的主要應(yīng)用領(lǐng)域 2.1二航天 早在M戰(zhàn)期間，氫即用作A－2火箭液體推進(jìn)劑。1970年美國”阿波羅”登月飛船使用的起飛火箭也是用液氫作燃料。 目前科學(xué)家們正研究一種”固態(tài)氫”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部件都可作為能源消耗掉，飛船就能飛行更長的時間。 2.2交通 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)人樣機(jī)和試飛階段。據(jù)歐洲空客公司預(yù)測，到2004年，歐洲生產(chǎn)的飛機(jī)將部分采用液氫為燃料。德國戴姆勒一奔馳航空航天公司以及俄羅斯航天公司從1996年開始試驗，其進(jìn)展證實，在配備有雙發(fā)動機(jī)的噴氣機(jī)中使用液態(tài)氫，其安全性有足夠保證。 美、德、法等國采用氫化金屬貯氫，而日本則采用液氫作燃料組裝的燃料電池示范汽車，已進(jìn)行了上百萬公里的道路運行試驗，其經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性和安全性均較好。美國和加拿大計劃從加拿大西部到東部的大鐵路上采用液氫和液氧為燃料的機(jī)車。 2.3：民用 除了在汽車行業(yè)外，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在民用方面的應(yīng)用也很廣泛。氫能發(fā)電、氫介質(zhì)儲能與輸送，以及氫能空調(diào)、氫能冰箱等，有的已經(jīng)實現(xiàn)，有的正在開發(fā)，有的尚在探索中。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)目前也開發(fā)的如火如茶：以PEMFC為能量轉(zhuǎn)換裝置的小型電站系統(tǒng)和以SOFC為主的大型電站等均在開發(fā)中。 2.4：其它 以氫能為原料的燃料電池系統(tǒng)除了在汽車、民用發(fā)電等方面的應(yīng)用外，在軍事方面的應(yīng)用也顯得尤為重要，德國、美國均已開發(fā)出了以PEMFC為動力系統(tǒng)的核潛艇，該類型潛艇具有續(xù)航能力強(qiáng)，隱蔽性好，無噪聲等優(yōu)點，受到各國的青睞。 3 氫能應(yīng)用的主要問題 3.1：氫氣制備 氫氣能否廣泛使用，制氫工藝是基礎(chǔ)，目前主要的制氫工藝主要包括： 1）采用礦物燃料、核能、太陽能、水能、風(fēng)能及潮汐能等方式電解水制備氫氣是目前的主要研究方向，其中以利用太陽能制氫的研究最多也最有前途； 2）熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫方法是在水反應(yīng)系統(tǒng)中加人中間物，經(jīng)歷不同的反應(yīng)階段，最終將水分解為氫和氧，且中間物不消耗； 3）光化學(xué)制氫是在有光照催化劑作用下，促使水解制得氫氣；4）礦物燃料制氫是利用化學(xué)方法將礦物中的氫元素提取出來的方法，如煤的焦化、煤的氣化等； 5）生物質(zhì)制氫是在將生物體中的氫元素通過裂解或者氣化的方法提取出來的方法； 6）各種化工過程副產(chǎn)品氫氣的回收，如氯堿工業(yè)、冶金工業(yè)等。水電解制氫、生物質(zhì)制氫等制氫方法，現(xiàn)已形成規(guī)模，其中，低價電解水制氫方法在今后仍將是氫能規(guī)模制備的主要方法，目前應(yīng)用中尚需要降低電耗。 3.2：氫氣一運輸 工業(yè)實際應(yīng)用中大致有五種貯氫方法，即： (1)常壓貯存，如濕式氣柜、地下儲倉； （2）高壓容器，如鋼制壓力容器和鋼瓶； （3）液氫貯存：采用液氫貯存，就必須先制備液氫，生產(chǎn)液氫一般可采用三種液化循環(huán)，其中帶膨脹機(jī)的循環(huán)效率最高，在大型氫液化裝置上被廣泛采用；節(jié)流循環(huán)，效率不高，但流程簡單，運行可靠，所以在小型氫液化裝置中應(yīng)用較多。氦制冷氫液化循環(huán)消除了高壓氫的危險，運轉(zhuǎn)安全可靠，但氦制冷系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，故在氫液化中應(yīng)用不多。 （4）金屬氫化物：當(dāng)用貯氫合金制成的容器冷卻和壓人氫時，氫即被儲存；加熱這一貯存系統(tǒng)或降低其內(nèi)部壓力，氫就會釋放出來。目前金屬氫化物合金體系主要有：l）LaNi5系合金；2）MnNi5系合金等；3）TiMn系合金；4）TiMn系合金（ABZ）；5）鎂系合金；6）納米碳等。 （5）除管道輸送外，高