淺談氫能源技術優勢及發展

蔡立柱　王靖雯　李　涵

淺談氫能源技術優勢及發展

蔡立柱1王靖雯2李涵1

（1．沈陽歐斯盾新材料科技有限公司，遼寧 沈陽 110136；2．沈陽大陸激光集團有限公司，遼寧 沈陽 110136）

隨著世界環境污染的嚴重以及國際能源局勢的緊張，不可再生能源的開采利用已經不能滿足未來世界的可持續性發展，所以必須要使用新型環保可再生能源替代傳統的石油、天然氣等不可再生能源。氫能源屬于一種高效清潔環保的能源，所以在全世界范圍內對氫能源的開發、研究都十分活躍。就目前我國的現狀來講，對氫能源的開發有著極為重要的價值。對氫氣實行大規模的生產制造是氫能源推廣應用的保障，同時氫能源的儲運也是氫能源應用過程中最為重要的一個環節。

氫能源；技術發展趨勢；現狀

通常情況下來講，氫能源的最主要的應用就是氫燃料汽車電池，只有將氫能源與日常生活所用到的一些耗能產品有機的融合在一起，才可以使氫能源實現快速的發展。氫是一種全新的清潔能源的載體，當氫能源發生燃燒反應以后所生成的產物主要是液態的水或者是氣態的水，氫能源相對于傳統的石油﹑天然氣以及甲醇等能源來講，其獲得的渠道更廣泛，同時質量輕，能量的密度較高，并且清潔環保，還具有多種多樣的儲存方式。

1 氫能

氫元素在元素周期表中處于第一的位置，其代表的符號為H。氫是重量最輕，且具有良好導熱性以及燃燒性的清潔物質。一般來講我們將能源分為兩大類：第一類是一次能源，這類能源主要是指以自然形態存在的能源，例如，煤炭﹑石油﹑天然氣以及風能﹑核能等；第二類能源是二次能源，這類能源主要是指由一次能源加工以后所得到的能源，例如，電能﹑成品油﹑氫能等。二次能源還可以進行進一步分成以下兩類：第一類是，過程性能源；第二類是含能體能源。過程性能源應用最多的就是電能，而當前我們所使用的最廣泛的含能體能源是成品油。而氫氣是目前我們能夠在自然界獲取的含量最高并且具有很高效的含能體能源，作為一種清潔型能源，氫能源具有著巨大的開發潛力。

1.1就目前來講氫在自然界中存在的最為廣泛，根據有關科研機構的數據表明，宇宙質量的75%都是由氫元素構成，在地球上的氫主要以化合物的形式存在于水中，而水是地球上含量最多的物質之一，還有一小部分氫氣存在于空氣中。根據相關部門的計算，如果將水中的氫元素全部都提取出來，其所擁有的總能量將遠遠大于化石燃料所擁有的總能量。

1.2就現階段的能源情況來講，氫能的熱值是除核燃料以外熱值最高的燃料，其熱值要遠遠高于傳統的化學燃料以及生物燃料，一般來講其熱值可以達到142350KJ/kg，通常情況下來講每燃燒一千克的氫其所產生的熱量可以達到汽油熱量的3倍，可以達到酒精的將近4倍，可以達到焦炭的4.5倍以上。

1.3通常情況下氫可以以氣態﹑液態或者是固態的金屬氫化物出現，基本上可以適應不同要求的儲存以及應用的要求。

1.4氫自身是沒有毒性的，所以氫氣在燃燒的過程中是不會產生污染物的，氫在空氣中發生燃燒以后除了會生成少量水以及氮化氫以外不會產生一些對環境造成污染的例如二氧化碳﹑一氧化碳等氣體，同時也不會生成一些粉塵顆粒，與此同時少量的氮化氫經過相應的處理后對環境也不會造成污染，最為重要的一點就是燃燒生成的水可以繼續制成氫從而切實的做到循環使用的效果。

1.5氫能源在當前的情況下具有很多的運用形式，例如，氫可以發生燃燒反應放出大量的熱來推動機械設備做功；也可以將氫作為一種物料在燃料電池上應用。這樣就可以用新世紀的能源--氫能來代替傳統的不可再生能源石油以及天然氣，這種能源的改變也不需要對現有的機械設備進行大幅度的改變，僅僅需要對內燃機進行小幅度的改造以后便可以投入使用。

1.6在目前我們已知的氣體中，氫氣的導熱性能是最好的，與大多數氣體相比較，氫氣的導熱性能可以高出那些氣體十倍以上，所以在能源工業產業中，氫是一種非常好的熱量傳輸載體。

2 國內外氫能的現狀

目前世界能源急缺同時環境污染極為嚴重，所以為了使社會可持續性的發展，對清潔能源以及可再生能源的開發已經成為目前最主要的問題。然而氫是一種具有高清潔型的可再生能源，并且可以進行存儲與輸送，所以從可持續發展的角度來看，氫能將會對今后的國際能源結構造成巨大的改變，并且它還是一種非常好的低污染甚至是無污染的車用能源。目前國際的有關組織已經做出了預測，在不就的將來使用氫能源的汽車將會成為降低城市污染的主要交通工具之一。根據美國能源部公布的相關調查數據顯示，在過去的幾年中世界各工業國家在氫能源領域的研發投入年平均增長量為20.5%。美國對氫能源的重視程度一直很高，在本世紀初期上一屆美國政府投入了17億美元進行氫燃料的研制開發，并在一年后成功的建立了美國的第一座氫氣站。對我國來說，能源建設戰略是國民經濟發展之重點戰略。我國人口多，人均資源不足，人均煤炭探明可采儲量僅為世界平均值的1/2，石油僅為1/10左右，人均能源占有量明顯落后；同時，我國近年來交通運輸的能耗所占比重愈來愈大，與此同時，汽車尾氣污染已經成為大氣污染特別是城市大氣污染的最重要因素，尋找新的潔凈能源對我國的可持續發展有著特別重要的意義。

3 氫能技術發展趨勢

目前，氫能利用的技術開發已在世界主要發達國家和發展中國家中啟動，并取得不同程度的成果。今后，氫能的開發利用技術主要從三方面開展，氫能的規模制備﹑儲運及相關燃料電池的研究。氫的規模制備是氫能應用的基礎，氫的規模儲運是氫能應用的關鍵，氫燃料電池汽車是氫能應用的主要途徑和最佳表現形式，三方面只有有機結合才能使氫能迅速走向實用化。而其中儲氫研究的重大突破是整個研究體系的關鍵。

結語

氫能是人類最理想的未來能源，氫能研究的舞臺是廣闊的，研究開發氫能將大有作為。

[1]第十屆全國氫能學術會議暨第二屆兩岸三地氫能研討會論文摘要集前言[D]．天津：南開大學，2009．

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