关键词:氢能源;燃料电池;新能源汽车
一看到这个题目,肯定很多人就想到初高中物理化学的试验,作为化学元素周期表的第一位氢到底有哪些获取方法呢?有以下其中方法
氢的获取方法
一、电解水制氢
二、水煤气法制氢
三、由石油热裂的合成气和天然气制氢
四、焦炉煤气冷冻制氢
五、电解食盐水的副产氢
六、酿造工业副产
七、铁与水蒸气反应制氢
氢能源(氢气)号称人类未来的清洁能源,早在2006年11月13日国际氢能界的主要科学家联名向八国集团领导人:加拿大总理斯蒂芬·哈珀、法国总统雅克·希拉克、德国总理默克尔、意大利总理罗马诺·普罗迪、日本首相安倍晋三、俄罗斯总统弗拉基米尔·普京、英国首相托尼·布莱尔和美国总统乔治·布什以及联合国相关部负责人提交了有关氢能的《百年备忘录》。 在备忘录中,科学家们指出:“21世纪初叶人类正面临的两大危机:一是人为因素导致的气候变化是真实存在的,至21世纪末,气温的升高将会呈现一个相当大的幅度,并将会给人类、动物、植物以及人类文化遗产带来灾难性的后果。二是传统化石能源或核能源燃料被少数几个国家寡头垄断的情况正不断加剧,这不利于大多数国家利用能源。解决上述问题的方案不少,但是氢能为最优方案,它将为人类提供足够的清洁能源。”
从世界能源变化趋势图可以看到人类经历柴薪时代、 煤炭时代、 石油时代、 天然气时代 ,能源是否会进入氢能时代呢?
世界能源变化趋势图
氢气不是一次能源,自然界中不存在纯氢,只能通过分解含氢化合物得到,地球上最多的含氢化合物就是水!那么,分解水的能量从何而来?人们自然而然地想到永远光辉灿烂的太阳。太阳能对环境无害,但有很强的区域性和时间性。在某一时段,有的地方有太阳,有的地方却没有;即使在有太阳的地方,太阳光的强度从早晚到中午也有很大的变化。这样,我们在必须在太阳光强度高的时候储存太阳能,以便在没有太阳光时再利用。如何储存太阳能?靠蓄电池不行,容量太小。
科学家提出了太阳-氢能系统。简单地说,白天太阳能转化为电,并电解水生产氢(只有商业、工厂和家庭不需要电时,才这样处理);然后用管道输送氢,就像今天输送天然气一样,直到城市和小镇,供燃料电池发电。清华大学核能与新能源技术研究院的科学家们正在开展“太阳氢”、“风氢”的研究。
太阳-氢能无污染,当用氢产生热或电时,副产物是清洁的水,水电解又得到氢。所以太阳-氢能是一个清洁和可循环的系统。许多自然过程是自循环的,如动物、人和植物的呼吸系统,食物链和地球的水循环等。难道我们的能源不应该采用可再生的自循环系统吗?在太阳-氢系统中,氢在太阳能(直接的和间接的)和消费者之间扮演一个中介的角色。因为氢可存储、可运输、清洁,而且可无限循环利用,用之不竭!目前许多人对氢有偏见,疑虑、甚至恐惧。他们担心氢气的来源、氢的安全,担心氢能否为人们接受等等,其实都是过于忧虑了。
下面一个典型的太阳能-氢能的方案,如图所示:
典型的太阳能-氢能的方案
1.太阳能光电一热电子系统中的产生的总的电流是由光电电流和热电电流共同相加所得,并且光电电流所占的比例较热电电流来说比较大。
2. 采用质子交换膜燃料电池。
3.电解水产生的氢气首先可以供给燃料电池产生电流的氢气的来源,如果还有多余的氢气的话可以储存到储氢罐中供以后使用,进一步将化学能转化为电能,这样使得氢气不会浪费,也使得能量得到了充分的利用。
3.蓄电池是用来作为短暂的能量供给装置的,可以是铅酸蓄电池、锂电池等
4.当太阳能复合系统所产生的能量除了提供给负载使用,给蓄电池充(铅酸蓄电池、锂电池等)满电以外还有多余的能量,电解器系统就会把多余的能量通过电解水产生氢气的形式储存起来。
5.蓄电池系统是控制燃料电池系统和电解器系统的重要控制元件,为系统启动提供电能并且改善系统的动态性能,本文采用蓄电池的荷电状态作为控制系统的控制因素。
氢能利用示意图
所以,当太阳能复合系统所产生的能量除了提供给负载使用,给蓄电池充满电以外还有多余的能量,电解器系统就会把多余的能量通过电解水产生氢气的形式储存起来,而氢气能够以多种形态被储存,例如,可以以气态的压缩形式或者液态的形态储存在储氢罐中,也可以通过吸附储存在储氢材料里面。但是,由于氢气作为一种车载燃料,必须能够容易储存和规模使用,以保证新能源汽车能够行驶更远的距离。吸附的氢气可以通过物理和化学吸附被吸附储存在固体材料表面,或者也可以通过吸收储存在吸附固体材料的内部。氢气在室温及低压条件下具有较大的单位体积储存密度,这样就使得氢气以吸附态的形式储存在固体材料中成为一种趋势。另外,由于氢气分子也可以被电解成氢原子储存在储氢固体材料中,而且以氢原子的形式储存于固态材料中比氢气以液态形式储存具有更大的体积密度,所以以氢原子的形式储存氢气具有更广阔的前景金属或合金氢化物或者非金属材料作为固态储氢材料都含有氢原子,其中金属或合金氢化物储氢应用较为广泛,单位体积储氢密度比较高,但是单位重量的密度难以满足新能源汽车的要求,储氢形式存在的金属氢化物易被毒化,储存成本也相对较高。石墨纳米纤维、碳纳米管、高比面积活性炭、玻璃微球等非金属储氢材料的储氢容量都比较大,但是碳纳米管的价格比较昂贵,不容易实现规模化,而活性炭储氢所需要的条件也很温和,比较容易达到,并且单位体积储存的氢气容量也比较大,成本比较低,应用很广泛。
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1.氢气(氢能源)从哪里来?如何获取的问题(本篇)
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3.氢气(氢能源)如何储存?如何销售?有何难题?
4.可再生能源(氢能源)相关法律法规政策等
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较瘦刘观能源

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