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氢能未来走势

发布时间:2018-11-8 10:22:47 访问次数:158

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氢的提取、贮藏和运输

那么,作为能源使用时,氢需要解决什么问题呢?一个是要有耗能低、成本低的提取氢的方法,因为氢属二次能源,提取时也要消耗能量。例如,利用太阳能从水中提取氢就是努力的方向。另一个是要解决氢的贮藏和运输问题。目前氢的贮藏和运输有两种办法:一种是高压容器和管道运输;另一种是把氢变为液氢之后再贮藏、运输。前一种办法需要用高达100~200个大气压的笨重的高压容器,而且运输也不安全,一旦泄漏就会有爆炸的危险。液氢贮藏和运输效率虽比较高,但把氢压缩为液氢要消耗大量的能源,还要用较贵的低温容器。所以要安全高效地贮藏和运输,是氢能实用化的一个重要课题。有些材料在一定温度与压力下能吸收氢气形成氢化物,而当压力降到一定值后,氢化物又会分解放出氢气。凡具有这种吸脱特征的材料均称为贮氢材料。在一定温度和压力下,氢会由分子态分解为原子,此时它能按一定比例进入晶体而形成金属间化合物。伴随氢化物的形成,氢气被大量吸收到金属中。当压力降低到某一数值时,氢化物开始分解,氢原子从晶体中脱出又变回氢分子,这就是氢的吸收和脱出过程。这种贮氢材料在形成氢化物时呈粉末状,而不是块状。

贮氢材料的应用

贮氢材料是正在研究和发展的一种新材料,它向人们展现出广阔的发展前景,得到了各方面的重视。

目前已实际应用的贮氢容器是贮氢瓶。一般每个高压瓶重约60~70千克,压力为150~200个大气压,而7立方米的新材料贮氢瓶,重量约为原有钢瓶的1/15,充气后重量比原来约轻2/3,因此已实现小型化、安全化。

贮氢材料还能起到净化氢气作用。在装有贮氢材料的容器中,当不纯净的氢气进入时,贮氢材料粉末就与氧等其它气体起化学反应,生成某种稳定的化合物。当氢化物分解时只有纯氢放出,因而得到了净化。另一方面,当氢被吸收时剩下不纯的气体可以用泵抽走。

氢作为汽车和飞机等的燃料优势明显,它燃烧后排出的是水汽,不会污染环境。据报道,英国正在研制以液氢为燃料的超音速飞机。

贮氢材料在尖端科学技术中也有用武之地。卫星上的电源是太阳能电池。卫星运行到背太阳面时,可用氢镍蓄电池供电,运行到迎着太阳面时,太阳能电池在向卫星供电的同时,也向氢镍电池充电。氢镍电池就是贮氢材料。当电池充电、放电时,伴有氢气的吸、放反应,这样就使太阳能电池与氢镍电池互相补充,联合供能。http://hfltkj.51dzw.com/

在原子反应堆中要使用重水,而重水是氘和氧的化合物,氘是氢的同位素。要使用重水,常常要把氘和氢分开,贮氢材料正好能够完成这一分离任务。原理是,贮氢材料对氘和氢的吸脱平衡分解压不同,例如贮氢材料钒粉在10个大气压时,氢和氘被吸入钒中形成氧化物,当压力降到2个大气压时便放出氢,氘和氢分开。

电能和热能的贮存是个重要问题。过去要想把电和热贮存起来,到了使用时再把它取出,在技术上很难实现。现在,有了贮氢材料就好办多了。

以贮电为例,当发电厂输出的电力处于使用负荷低潮时,美国提出了一个实验方案,即把电网的交流电通过大型整流机组变成直流电,再用电解水的装置把水分解成氢和氧后并分别储存。这样,电能不就以氢和氧的形式贮存起来了吗?在电网负荷处于高潮时,再把贮存的氢和氧放进燃料电池反应室,电池便会发出直流电,经变电装置转换成交流电后,回输并入电网。

此外,贮氢材料使得热能的贮存更方便了。贮氢材料在生成氢化物时需要吸收大量的热并贮存起来;而在氢化物脱解时又把热释放出去。

如今,有人设计出了能够利用贮氢材料的太阳能冷暖气机,利用氢能的房屋也已经建成。氢能的利用已展现出了诱人的前景。

随着全球石油产量的持续下降,人们开始担心能源危机。那么人类能否开发出新能源呢?有人曾作過大胆的预言——未来可能变成氢能的世界。

丰富的氢能

车、船、飞机以及各种设备都将以氢为燃料,这不是毫无根据的幻想,而是有一定科学道理的。http://hfltkj.51dzw.com/

氢是最轻的气体,在标准大气压0℃时,密度为0.0899克/升,到了-252.7℃时,会变成液体,叫液氢。当压力增大到数百万个大气压的时候,液氢就可变为金属氢了。这是因为随着温度和压力的变化,物质的结构也会变化。

氢燃烧时能放出大量的热量,每千克氢可放出热量34000千卡,是汽油的3倍。地球上氢资源极其丰富,虽然游离状态的氢很少,含氢的化合物却多得惊人。以水为例,氢占水的重量比例为11%。汪洋大海占地球面积的71%,仅海洋的水就有l.37×1018吨,南极洲覆盖着平均约1700米厚的冰层,这无疑也是极其丰富的“氢矿”。如果把海水中的氢都提取出来,它所产生的总热量比世界上所有矿物燃料的热量还大9000倍!这个数字说明氢能是能源重要的后备军之一。

文章出自:李轩辕q

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