曹之玲

【摘要】當(dāng)今世界開發(fā)新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然氣、煤，均屬不可再生資源，地球上存量有限，而人類生存又時(shí)刻離不開能源，所以必須尋找新的能源氫能是高效清潔環(huán)保型能源 ，在我國(guó)發(fā)展氫能源具有重要的戰(zhàn)略意義。而且我國(guó)氫的來源極為豐富，技術(shù)水平也有了一定的基礎(chǔ)，水電解制氫、生物質(zhì)氣化制氫等制氫方法，現(xiàn)已形成規(guī)模。

【關(guān)鍵詞】氫能;新能源 ?必然性 ?氫能源的優(yōu)劣勢(shì)

一、氫能源

（一）氫能源簡(jiǎn)介

氫能是一種二次能源，它是通過一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油和天然氣等可以直接從地下開采、幾乎完全依靠化石燃料。隨著石化燃料耗量的日益增加，其儲(chǔ)量日益減少，終有一天這些資源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的儲(chǔ)量豐富的新的含能體能源。氫正是這樣一種在常規(guī)能源危機(jī)的出現(xiàn)和開發(fā)新的二次能源的同時(shí)，人們期待的新的二次能源。氫位于元素周期表之首，原子序數(shù)為1，常溫常壓下為氣態(tài)，超低溫高壓下為液態(tài)。作為一種理想的新的合能體能源，它具有以下特點(diǎn)：

l、重量最輕的元素。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，密度為 0.8999g/l，-252.7℃時(shí)可成為液體，若將壓力增大到數(shù)百個(gè)大氣壓，液氫可變?yōu)榻饘贇洹?/p>

2、導(dǎo)熱性最好的氣體，比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍。

3、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)。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。

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，為142，351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。

5、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、無毒，與其他燃料相比氫燃燒時(shí)最清潔滁生成水和少量氮化氫外不會(huì)產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔铩U化物和粉塵顆粒等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氮化氫經(jīng)過適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境，且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。產(chǎn)物水無腐蝕性，對(duì)設(shè)備無損。

7、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、可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。

9、氫可以減輕燃料自重，可以增加運(yùn)載工具有效載荷，這樣可以降低運(yùn)輸成本從全程效益考慮社會(huì)總效益優(yōu)于其他能源。

由以上特點(diǎn)可以看出氫是一種理想的新的能源。目前液氫已廣泛用作航天動(dòng)力的燃料，但是在實(shí)際的應(yīng)用中氫的存儲(chǔ)與運(yùn)輸，以及利用太陽能分解水制取氫，一直是制約氫能發(fā)展的問題。

二、我國(guó)發(fā)展氫能源的優(yōu)劣勢(shì)分析

中國(guó)對(duì)氫能的研究與發(fā)展可以追溯到60年代初，中國(guó)科學(xué)家為發(fā)展本國(guó)的航天事業(yè)，對(duì)作為火箭燃料的液氫的生產(chǎn)，H2/O2。燃料電池的研制與開發(fā)進(jìn)行了大量而有效的工作。將氫作為能源載體和新的能源系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，是70年代的事。多年來，我國(guó)氫能領(lǐng)域的專家和科學(xué)工作者在國(guó)家經(jīng)費(fèi)支持不多的困難條件下，在制氫、儲(chǔ)氫和氫能利用等方面取得了不少進(jìn)展和成績(jī)。氫作為能源利用應(yīng)包括以下三個(gè)方面：利用氫和氧化劑發(fā)生反應(yīng)放出的熱能，利用氫和氧化劑在催化劑作用下的電化學(xué)反應(yīng)直接獲取電能及利用氫的熱核反應(yīng)釋放出的核能。 我國(guó)早已試驗(yàn)成功的氫彈就是利用了氫的熱核反應(yīng)釋放出的核能，是氫能的一種特殊應(yīng)用。我國(guó)航天領(lǐng)域使用的以液氫為燃料的液體火箭，是氫作為燃料能源的典型例子。

目前，獲得大量單質(zhì)氫的唯一途徑是依靠人工從天然氣、石油、煤炭、生物質(zhì)能及其它富氫有機(jī)物等中制取。氫的最大來源是水，特別是海水，根據(jù)計(jì)算9噸水可以生產(chǎn)出1噸氫（及8噸氧），氫氣燃燒熱是28900千卡/公斤，而且氫與氧的燃燒產(chǎn)物就是水，因而，水可以再生。由此可見，以水為原料制氫，可使氫的制取和利用實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，取之不盡，用之不竭。據(jù)估計(jì)，我國(guó)水能源理論穩(wěn)定蘊(yùn)藏量為7億KW，而開發(fā)量為4億KW，開發(fā)成功后，每年可節(jié)約大量煤炭，減排大量二氧化硫。工業(yè)副產(chǎn)氫也是向燃料電池提供燃料的有效途徑。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)在合成氨工業(yè)中氫的年回收量可達(dá)標(biāo)14'108m;在氯堿工業(yè)中有87'106 m的氫可供回收利用。此外，在冶金工業(yè)、發(fā)酵制酒廠及丁醇溶劑廠等生產(chǎn)過程中都有大量氫可回收。上述各類工業(yè)副產(chǎn)氫的可回收總量，估計(jì)可達(dá)15億立方米以上。

可見，我國(guó)氫的來源極為豐富，技術(shù)水平也有了一定的基礎(chǔ)，水電解制氫、生物質(zhì)氣化制氫等制氫方法，現(xiàn)已形成規(guī)模。其中低價(jià)電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。另外，用氫代替煤和石油，不需對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)裝備作重大的改造，現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)稍加改裝即可使用，這可以降低氫能應(yīng)用成本。由此，我國(guó)發(fā)展氫能源優(yōu)勢(shì)可見一斑。任何事物的發(fā)展都具有兩面性。在看到優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，我們也要看到它所面臨的困難。大量廉價(jià)氫的生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)氫能利用的根本。目前，廉價(jià)的制氫技術(shù)和安全可靠的貯氫和輸氫方法是兩大核心問題。獲取氫需要消耗大量的電能將氫和氧進(jìn)行分離（制備1升液氫約需消耗電能3kwh）;而直接從天然氣中獲取氫，需耗汽油，每公里要排放約16克二氧化碳（普通汽油車每公里排放260克二氧化碳），能耗過高。就環(huán)境保護(hù)和市場(chǎng)需求而言，潔凈和成本是二個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，光有潔凈而成本過高就沒有市場(chǎng)，很難推廣。因此，要實(shí)施這一戰(zhàn)略，就必須有目的地降低成本。每百公里所加注氫的價(jià)格與汽油價(jià)格要盡可能接近，否則該技術(shù)只能永遠(yuǎn)停留在實(shí)驗(yàn)室或樣車階段。當(dāng)然，氫能的使用還有其他方面的問題，如作為基礎(chǔ)設(shè)施的氫加注站。

結(jié)語：目前，世界各國(guó)正在研究如何能大量而廉價(jià)的生產(chǎn)氫。利用太陽能來分解水是一個(gè)主要研究方向，在光的作用下將水分解成氫氣和氧氣，關(guān)鍵在于找到一種合適的催化劑。近日，世界首列氫能源有軌電車在南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司竣工下線，正式投用于山東首條有軌電車示范線——城陽有軌電車示范線上。據(jù)悉，該車的下線面市，填補(bǔ)了氫能源在全球有軌電車領(lǐng)域應(yīng)用的空白，也使我國(guó)成為世界上第一個(gè)掌握氫能源有軌電車技術(shù)的國(guó)家。發(fā)展氫能源，將為建立一個(gè)美好、無污染的新世界邁出重要一步。

參考文獻(xiàn)

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4、2009/2012年氫能源行業(yè)發(fā)展前景分析及投資風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)報(bào)告。