氫能檢視原始碼討論檢視歷史
| 氫能 |
 |
|
中文名： 氫能 單質狀態： 氫氣 單質存在狀態： 氣態、液態 氫能應用： 發電、動力汽車、燃料電池等 |
氫能是氫在物理與化學變化過程中釋放的能量。氫能是氫的化學能，氫在地球上主要以化合態的形式出現，是宇宙中分布最廣泛的物質，它構成了宇宙質量的75%，二次能源。工業上生產氫的方式很多，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化制氫等，但這些反應消耗的能量都大於其產生的能量。[1]
氫能
化學元素氫(H--Hydrogen)，在元素周期表中位於第一位，它是所有原子中最小的。眾所周知，氫分子與氧分子化合成水，氫通常的單質形態是氫氣(H2)，它是無色無味，極易燃燒的雙原子的氣體，氫氣是密度最小的氣體。在標準狀況(0攝氏度和一個大氣壓)下，每升氫氣只有0.0899克重--僅相當於同體積空氣質量的二十九分之二。氫是宇宙中最常見的元素，氫及其同位素占到了太陽總質量的84%，宇宙質量的75%都是氫。
氫具有高揮發性、高能量，是能源載體和燃料，同時氫在工業生產中也有廣泛應用。現在工業每年用氫量為5500億立方米，氫氣與其它物質一起用來製造氨水和化肥，同時也應用到汽油精煉工藝、玻璃磨光、黃金焊接、氣象氣球探測及食品工業中。而液態氫可以作為火箭燃料。
氫能的主要優點有:燃燒熱值高，燃燒同等質量的氫產生的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃燒的產物是水，是世界上最乾淨的能源。資源豐富，氫氣可以由水製取，而水是地球上最為豐富的資源，演繹了自然物質循環利用、持續發展的經典過程。
氫能簡介
二次能源是聯繫一次能源和能源用戶的中間紐帶。二次能源又可分為"過程性能源"和"含能體能源"。當今電能就是應用最廣的"過程性能源";柴油、汽油則是應用最廣的"含能體能源"。由於目前"過程性能源"很難大量地直接貯存，因此汽車、輪船、飛機等機動性強的現代交通運輸工具就無法大量使用從發電廠輸出來的電能，只能大量使用像柴油、汽油和天然氣這一類"含能體能源"。但是隨着電動汽車、混合動力車的發展，"過程性能源"也可以部分替代"含能體能源"。隨着，人們將目光也投向尋求新的"含能體能源"，作為二次能源的電能，可從各種一次能源中生產出來，例如煤炭、石油、天然氣、太陽能、風能、水力、潮汐能、地熱能、核燃料等均可直接生產電能。而作為二次能源的汽油和柴油等則不然，生產它們幾乎完全依靠化石燃料。隨着化石燃料耗量的日益增加，其儲量日益減少，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、儲量豐富的新的含能體能源。氫能正是一種在常規能源危機的出現、在開發新的二次能源的同時人們期待的新的二次能源。
特點
氫位於元素周期表之首，它的原子序數為1，在常溫常壓下為氣態，在超低溫高壓下又可成為液態。作為能源，氫有以下特點:
(l)所有元素中，氫重量最輕。在標準狀態下，它的密度為0.0899g/l;在-252.7°C時，可成為液體，若將壓力增大到數百個大氣壓，液氫就可變為固體氫。
(2)所有氣體中，氫氣的導熱性最好，比大多數氣體的導熱係數高出10倍，因此在能源工業中氫是極好的傳熱載體。
(3)氫是自然界存在最普遍的元素，據估計它構成了宇宙質量的75%，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態貯存於水中，而水是地球上最廣泛的物質。據推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產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，是汽油發熱值的3倍。
(5)氫燃燒性能好，點燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃範圍，而且燃點高，燃燒速度快。
(6)氫本身無毒，與其他燃料相比氫燃燒時最清潔，除生成水和少量氨氣外不會產生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環境有害的污染物質，少量的氨氣經過適當處理也不會污染環境，而且燃燒生成的水還可繼續制氫，反覆循環使用。
(7)氫能利用形式多，既可以通過燃燒產生熱能，在熱力發動機中產生機械功，又可以作為能源材料用於燃料電池，或轉換成固態氫用作結構材料。用氫代替煤和石油，不需對現有的技術裝備作重大的改造現在的內燃機稍加改裝即可使用。
(8)氫可以以氣態、液態或固態的氫化物出現，能適應貯運及各種應用環境的不同要求。
由以上特點可以看出氫是一種理想的新的含能體能源。目前液氫已廣泛用作航天動力的燃料，但氫能的大規模的商業應用還有待解決以下關鍵問題:
廉價的制氫技術:因為氫是一種二次能源，它的製取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氫效率很低，因此尋求大規模的廉價的制氫技術是各國科學家共同關心的問題。
安全可靠的貯氫和輸氫方法:由於氫易氣化、着火、爆炸，因此如何妥善解決氫能的貯存和運輸問題也就成為開發氫能的關鍵。
許多科學家認為，氫能在二十一世紀有可能在世界能源舞台上成為一種舉足輕重的二次能源。氫能是一種二次能源，因為它是通過一定的方法利用其它能源製取的，而不象煤、石油和天然氣等可以直接從地下開採。在自然界中，氫易和氧結合成水，必須用電分解的方法把氫從水中分離出來。如果用煤、石油和天然氣等燃燒所產生的熱轉換成的電支分解水制氫，那顯然是划不來的。現在看來，高效率的制氫的基本途徑，是利用太陽能。如果能用太陽能來制氫，那就等於把無窮無盡的、分散的太陽能轉變成了高度集中的乾淨能源了，其意義十分重大。目前利用太陽能分解水制氫的方法有太陽能熱分解水制氫、太陽能發電電解水制氫、陽光催化光解水制氫、太陽能生物制氫等等。利用太陽能制氫有重大的現實意義，但這卻是一個十分困難的研究課題，有大量的理論問題和工程技術問題要解決，然而世界各國都十分重視，投入不少的人力、財力、物力，並且也已取得了多方面的進展。因此在以後，以太陽能製得的氫能，將成為人類普遍使用的一種優質、乾淨的燃料。
氫能特點
安全環保
氫氣分子量為2, 是空氣的1/14, 因此，氫氣泄漏於空氣中會自動逃離地面，不會形成聚集。而其他燃油燃氣均會聚集地面而構成易燃易爆危險。無味無毒，不會造成人體中毒，燃燒產物僅為水，不污染環境。
高溫高能
1kg氫氣的熱值為34000Kcal, 是汽油的三倍。氫氧焰溫度高達2800度，高於常規液氣。
熱能集中
氫氧焰火焰挺直，熱損失小，利用效率高。
自動再生
氫能來源於水，燃燒後又還原成水。
催化特性
氫氣是活性氣體催化劑，可以與空氣混合方式加入催化燃燒所有固體，液體、氣體燃料。加速反應過程，促進完全燃燒，達到提高焰溫、節能減排之功效。
還原特性
各種原料加氫精煉.
變溫特性
可根據加熱物體的熔點實現焰溫的調節。
來源廣泛
氫氣可由水電解製取，水取之不盡，而且每kg水可製備1860升氫氧燃氣。
即產即用
利用先進的自動控制技術，由氫氧機按照用戶設定的按需供氣，不貯存氣體。
應用範圍
適合於一切需要燃氣的地方。