氢能-尊龙凯时手机版

氢能（hydrogen   energy）是指氢和氧发生化学反应释放的化学能它是一种高能量密度的清洁二次能源、零污染、零碳排放等优势，被称为21世纪“终极能源”。 famous encyclopedia string

氢气可以用作一种清洁剂、高效、安全、可持续的新能源有助于解决、环境污染等问题是人类战略能源的发展方向。 famous encyclopedia string

化学元素氢(h —— hydrogen)在元素周期表中排名第一，是所有原子中最小的。众所周知，氢分子和氧分子合成水，氢通常的简单形式是氢（h2）它是一种无色无味极易燃烧的双原子气体，氢气是密度最低的气体。在标准状况（0摄氏度和一个大气压），每升氢气只有0.0899克的重量是——，只是同体积空气的二十九分之二。氢是宇宙中最常见的元素，氢及其同位素占太阳总质量的84%，宇宙质量的75%都是氢。氢广泛存在于自然界中。在全球清洁能源转型的大背景下，氢能的无碳属性尤为突出，被视为21世纪“终极能源”据世界氢能协会预测，到2050年，全球环境将是20％二氧化碳减排靠氢。 famous encyclopedia string
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氢具有高挥发性、高能是一种能量载体和燃料，氢气也广泛应用于工业生产。目前工业上每年消耗氢气5500亿立方米氢和其他物质一起用于制造氨水和化肥，也用于汽油提炼过程、玻璃磨光、黄金焊接、气象气球探测和食品工业。液态氢可以用作火箭燃料。 famous encyclopedia string

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氢能的主要优势是：燃烧热值高，燃烧同样质量的氢气产生的热量约为汽油的3倍，酒精的3倍.9倍，焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水，这是世界上最清洁的能源。资源丰富，水可以制造氢气，水是地球上最丰富的资源，这表明了自然物质的循环利用、可持续发展的经典过程。

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氢能是氢在物理化学变化过程中释放的能量。氢气和氧气可以通过燃烧产生热能，也可以通过燃料电池转化为电能。氢气不仅来源广泛，而且具有良好的导热性、清洁无毒，单位质量热量高，其所含热量约为同质量汽油的三倍，是石油化工的重要原料和航天火箭的动力燃料。应对气候变化、碳中和的呼声越来越高，氢能有望改变人类的能源系统。

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氢能之所以受到青睐，不仅在于其释放过程的零碳排放，还在于氢气可以作为储能载体，弥补可再生能源的波动、间歇性的缺点，促进了后者的大规模发展。例如，德国政府正在推动“电力转化气体”技术，通过生产氢气来储存不能及时使用的风力、太阳能发电等清洁电力，长距离输送氢气进一步有效利用。除了气体，氢还可以以液态或固态氢化物的形式出现，有多种储存和运输方式。作为难得的“耦合剂”a类能源，氢能不仅可以实现电和氢的灵活转换，还可以建造“桥梁”实现电、热、冷乃至固体、气体、液体燃料互联，构建更清洁更高效的能源系统。

氢在元素周期表的顶部，它的原子序数是1常温常压下是气态，超低温高压下可以变成液态。作为一种能源，氢具有以下特点： www.qwbaike.cn

l）在所有元素中，氢是最轻的。在标准状态下，它的密度是0.0899g/l；在-252.在7℃时，它可以变成液体，如果压力增加到几百个大气压，液态氢就可以变成固态氢。

2）在所有气体中，氢气的导热性能最好，比大多数气体的导热性能高10倍，因此氢气是能源工业中优良的传热载体。
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3）氢是自然界中最常见的元素据估计，它占宇宙质量的75%除了空气中含有氢以外，主要以化合物的形式储存在水中，水是地球上分布最广的物质。据估计，如果把海水中的氢全部提取出来，其产生的总热量比地球上所有化石燃料释放的热量大9000倍。 famous encyclopedia string

4）氢的热值是除核燃料外所有化石燃料的热值、化学燃料和生物燃料中最高的是142，351kj/公斤，是汽油热值的三倍。 https://www.qwbaike.cn

5）氢气燃烧性能好，点火快，与空气混合可燃范围广，燃点高，燃烧速度快。

6）氢气本身是无毒的与其他燃料相比，氢气在燃烧时是最清洁的，除了水和少量的氨之外，不会产生一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、对环境有害的污染物质，如铅化合物和尘粒，少量的氨经过适当处理后不会污染环境，燃烧产生的水可以继续制氢，反复循环使用。 www.qwbaike.cn
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7）氢能利用的形式有很多种，既可以在热机中通过燃烧和机械做功产生热能，也可以作为燃料电池的能源材料或转化为固体氢作为结构材料。使用氢气代替煤和油可以在不需要对现有技术设备进行重大改造的情况下使用。 famous encyclopedia string

8）氢可以以气态、液态或固态氢化物的出现，可以满足储运和各种应用环境的不同要求。

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氢是一种理想的新能源。目前，液氢已被广泛用作航天动力的燃料，但氢能的大规模商业应用还有待解决：

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廉价的制氢技术：由于氢气是一种二次能源，其制备不仅需要大量的能源，而且目前制氢的效率很低，因此寻求大规模廉价的制氢技术是世界各国科学家共同关心的问题。

一种安全可靠的氢气储存和传输方法：由于氢易气化、着火、爆炸，所以如何妥善解决氢能的储存和运输问题成为了氢能发展的关键。

许多科学家认为，氢能可能成为21世纪世界能源舞台上重要的二次能源。氢能是一种二次能源，因为它是通过一定的方式利用其他能源制成的，不像煤、石油和天然气可以直接从地下开采。在自然界中，氢很容易与氧结合生成水，必须通过电分解将氢从水中分离出来。如果用煤、把石油天然气燃烧产生的热量转化为电能来分解水产生氢气，显然是不划算的。现在看来，高效制氢的基本途径是利用太阳能。如果能利用太阳能生产氢气，就相当于把无穷无尽的、分散的太阳能转化为高度集中的清洁能源，意义重大。目前利用太阳能分解水制氢有两种方法、太阳能发电中电解水制氢、太阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等等。太阳能制氢具有重要的现实意义，但这是一个非常困难的研究课题，有大量的理论和工程问题需要解决但世界各国都非常重视，投入大量人力、财力、物质资源，而且在许多方面也取得了进步。因此，在未来，由太阳能制成的氢能将成为人类普遍使用的一种高品质能源、干净的燃料。 famous encyclopedia string

安全环保

氢气分子量为2, 是空气的1/14, 因此，氢气泄漏于空气中会自动逃离地面，不会形成聚集。而其他燃油燃气均会聚集地面而构成易燃易爆危险。无味无毒，不会造成人体中毒，燃烧产物仅为水，不污染环境。

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高温高能

1kg氢气的热值为34000kcal, 是汽油的三倍。氢氧焰温度高达2800度，高于常规液气。 famous encyclopedia string

热能集中

氢氧焰火焰挺直，热损失小，利用效率高。 www.qwbaike.cn

自动再生

氢能来源于水，燃烧后又还原成水。
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催化特性

氢气是活性气体催化剂，可以与空气混合方式加入催化燃烧所有固体，液体、气体燃料。加速反应过程，促进完全燃烧，达到提高焰温、节能减排之功效。

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还原特性

各种原料加氢精炼. famous encyclopedia string

变温特性

可根据加热物体的熔点实现焰温的调节。

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来源广泛

氢气可由水电解制取，水取之不尽，而且每kg水可制备1860升氢氧燃气。

即产即用

利用先进的自动控制技术，由氢氧机按照用户设定的按需供气，不贮存气体。 famous encyclopedia string

应用范围

适合于一切需要燃气的地方。

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氢是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，因此氢能被称为人类的终极能源。水是氢的大“仓库”，如把海水中的氢全部提取出来，将是地球上所有化石燃料热量的9000 倍。氢的燃烧效率非常高，只要在汽油中加入4% 的氢气，就可使内燃机节油40%。美国政府已明确提出氢计划，宣布今后4年政府将拨款17亿美元支持氢能开发。美国计划到2040年美国每天将减少使用1100万桶石油，这个数字正是现在美国每天的石油进口量。

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氢能 【hydrogen energy】 通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢能是氢的化学能，氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%。由于氢气必须从水、化石燃料等含氢物质中制得，因此是二次能源。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等。全球对氢能的研发仍处于实验阶段。

​氢能的利用，涉及制氢、储运、应用3个环节，有的已经实现，有的人们正在努力追求。为了达到清洁新能源的目标，氢的利用将充满人类生活的方方面面，我们不妨从古到今，把氢能的主要用途简要叙述一下。

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氢动力汽车

以氢气代替汽油作汽车发动机的燃料，已经过日本、美国、德国等许多汽世公司的试验，技术是可行的，目前主要是廉价氢的来源问题。氢是一种高效燃料，每公斤氢燃烧所产生的能量为33.6千瓦小时，几乎等于汽油燃烧的2.8倍。氢气燃烧不仅热值高，而且火焰传播速度快，点火能量低（容易点着），所以氢能汽车比汽油汽车总的燃料利用效率可高20%。当然，氢的燃烧主要生成物是水，只有极少的氮氢化物，绝对没有汽油燃烧时产生的一氧化碳、二氧化硫等污染环境的有害成分。氢能汽车是最清洁的理想交通工具。  www.qwbaike.cn

氢能汽车的供氢问题，目前将以金属氢化物为贮氢材料，释放氢气所需的热可由发动机冷却水和尾气余热提供。现在有两种氢能汽车，一种是全烧氢汽车，另一种为氢气与汽油混烧的掺氢汽车。掺氢汽车的发动机只要稍加改变或不改变，即可提高燃料利用率和减轻尾气污染。使用掺氢5%左右的汽车，平均热效率可提高15%，节约汽油30%左右。因此，近期多使用掺氢汽车，待氢气可以大量供应后，再推广全燃氢汽车。德国奔驰汽车公司已陆续推出各种燃氢汽车，其中有面包车、公共汽车、邮政车和小轿车。以燃氢面包车为例，使用200公斤钛铁合金氢化物为燃料箱，代替65升汽油箱，可连续行车130多公里。德国奔驰公司制造的掺氢汽车，可在高速公路上行驶，车上使用的储氢箱也是钛铁合金氢化物。 famous encyclopedia string

掺氢汽车的特点是汽油和氢气的混合燃料可以在稀薄的贫油区工作，能改善整个发动机的燃烧状况。在中国许当城市交通拥挤，汽车发动机多处于部分负荷下运行、采用掺氢汽车尤为有利。特别是有些工业余氢（如合成氨生产）未能回收利用，若作为掺氢燃料，其经济效益和环境效益都是可取的。

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截至2020年底，全球氢燃料电池汽车保有量较上一年度增加38%。氢能的大规模应用正从汽车领域逐步拓展至其他交通、建筑和工业等领域。应用在轨道交通和船舶上，氢能可降低长距离、高负荷交通运输对传统油气燃料的依赖，比如去年初，日本丰田公司开发并交付了首批海洋船舶的氢燃料电池系统。应用于分布式发电，氢能可为家庭住宅、商业建筑供电供暖。氢能还可直接为石化、钢铁、冶金等化工行业提供高效原料、还原剂和高品质热源，有效减少碳排放。 famous encyclopedia string

氢能发电

大型电站，无论是水电、火电或核电，都是把发出的电送往电网，由电网输送给用户。但是各种用电户的负荷不同，电网有时是高峰，有时是低谷。为了调节峰荷、电网中常需要启动快和比较灵活的发电站，氢能发电就最适合抢演这个角色。利用氢气和氧气燃烧，组成氢氧发电机组。这种机组是火箭型内燃发动机配以发电机，它不需要复杂的蒸汽锅炉系统，因此结构简单，维修方便，启动迅速，要开即开，欲停即停。在电网低负荷时，还可吸收多余的电来进行电解水，生产氢和氧，以备高峰时发电用。这种调节作用对于用网运行是有利的。另外，氢和氧还可直接改变常规火力发电机组的运行状况，提高电站的发电能力。例如氢氧燃烧组成磁流体发电，利用液氢冷却发电装置，进而提高机组功率等。

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更新的氢能发电方式是氢燃料电池。这是利用氢和氧（成空气）直接经过电化学反应而产生电能的装置。换言之，也是水电解槽产生氢和氧的逆反应。70年代以来，日美等国加紧研究各种燃料电池，现已进入商业性开发，日本已建立万千瓦级燃料电池发电站，美国有30多家厂商在开发燃料电池.德、英、法、荷、丹、意和奥地利等国也有20多家公司投入了燃料电池的研究，这种新型的发电方式已引起世界的关注。 www.qwbaike.cn

燃料电池的简单原最巧是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，能源转换效率可达60%—80%，而且污染少，噪声小，装置可大可小，非常灵活。最早，这种发电装置很小，造价很高，主要用于宇航作电源。现在已大幅度降价，逐步转向地面应用。目前，燃料电池的种类很多，主要有以下几种：

燃料电池

氢燃料电池由电堆、电控、供氢装置、供空气装置等部件组成。电堆是组成燃料电池的最基础、最关键的核心部件。电堆中的氢气和氧气相遇，发生化学反应产生电。其中的技术难点在于，整个过程必须实现气、水、热、电、力这五个要素的相互协同，才能释放出最大效能。

关于氢燃料电池，国际通常两条技术路线并行：金属双极板水冷电堆和石墨双极板水冷电堆。前者在低温启动、体积与功率密度等方面具有优势，后者在可靠性、寿命和成本等方面有长处，是目前燃料电池商用车的首选对象。

磷酸盐型燃料电池是最早的一类燃料电池，工艺流程基本成熟，美国和日本已分别建成4500千瓦及11 000千瓦的商用电站。这种燃料电池的操作温度为200℃，最大电流密度可达到150毫安/平方厘米，发电效率约45%，燃料以氢、甲醇等为宜，氧化剂用空气，但催化剂为铂系列，目前发电成本尚高，每千瓦小时约40～50美分。 famous encyclopedia string
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融熔燃料

融熔碳酸盐型燃料电池一般称为第二代燃料电池，其运行温度650℃左右，发电效率约55%，日本三菱公司已建成10千瓦级的发电装置。这种燃料电池的电解质是液态的，由于工作温度高，可以承受一氧化碳的存在，燃料可用氢、一氧化碳、天然气等均可。氧化剂用空气。发电成本每千瓦小时可低于40美分。 famous encyclopedia string

固体电池

固体氧化物型燃料电池被认为是第三代燃料电池，其操作温度1000℃左右，发电效率可超过60%，目前不少国家在研究，它适于建造大型发电站，美国西屋公司正在进行开发，可望发电成本每千瓦小时低于20美分。

此外，还有几种类型的燃料电池，如碱性燃料电池，运行温度约200℃，发电效率也可高达60%，且不用贵金属作催化剂，瑞典已开发200千瓦的一个装置用于潜艇。美国最早用于阿波罗飞船的一种小型燃料电池称为美国型，实为离子交换膜燃料电池，它的发电效率高达75%，运行温度低于100℃，但是必需以纯氧作氧化剂。后来，美国又研制一种用于氢能汽车的燃料电池，充一次氢可行300公里，时速可达100公里，这是一种可逆式质子交换膜燃料电池，发电效率最高达80%。

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燃料电池理想的燃料是氢气，因为它是电解制氢的逆反应。燃料电池的主要用途除建立固定电站外，特别适合作和车船的动力，因此也是今后氢能利用的孪生兄弟。

家庭用氢

随着制氢技术的发展和化石能源的缺少，氢能利用迟早将进入家庭，首先是发达的大城市，它可以像输送城市煤气一样，通过氢气管道送往千家万户。每个用户则采用金属氢化物贮罐将氢气贮存，然后分别接通厨房灶具、浴室、氢气冰箱、空调机等等，并且在车库内与汽车充氢设备连接。人们的生活靠一条氢能管道，可以代替煤气、暖气甚至电力管线，连汽车的加油站也省掉了。这样清洁方便的氢能系统，将给人们创造舒适的生活环境，减轻许多繁杂事务 https://www.qwbaike.cn

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氢能在工业领域(如切割,焊接),巳有非常长的历史. 特别是在首饰加工行业,有机玻璃制品火焰抛光, 连铸坯切割,制药厂水针剂拉丝封口等领域的应用非常普及.

作为新能源，其安全性受到人们的普遍关注。从技术方面讲，氢的使用是绝对安全的。氢在空气中的扩散性很强，氢泄漏或燃烧时，可以很快地垂直升到空气中并消失得无影无踪，氢本身没有毒性及放射性，不会对人体产生伤害，也不会产生温室效应。科学家已经做过大量的氢能安全试验，证明氢是安全的燃料。如在汽车着火试验中，分别将装有氢气和天然汽油燃料罐点燃，结果氢气作为燃料的汽车着火后，氢气剧烈燃烧，但火焰总是向上冲，对汽车的损坏比较缓慢，车内人员有较长得时间逃生，而天然燃料的汽车着火后，由于天然气比空气重，火焰向汽车四周蔓延，很快包围了汽车，伤及车内人员的安全 famous encyclopedia string

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