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1、氢能源的制取与储备艾合买提（201072172）大连理工能源动力1006班摘要：在化石能源即将枯竭的今天，人类对能源的欲望却有增无减，再加上环境污染的加剧，新能源的产生以及推广已是迫在眉睫。太阳能，地热能，风能，潮汐能，氢能等等，各有优劣。氢能源以其可再生性和良好的环保效应成为未来最具发展潜力的能源载体，然而现阶段氢的制取比较昂贵，氢的储存更是是发展氢能技术的难点之一。本文对氢的制取以及储存将进行一些讨论。关键词：氢能制备储存氢能的利用方式主要有三种：①直接燃烧；②通过燃料电池转化为电能；③核聚变。其中最安全高效的使用方式是通过燃料
2、电池将氢能转化为电能。目前，氢能的开发正在引发一场深刻的能源革命，并将可能成为21世纪的主要能源。 美、欧、日等发达国家都从国家可持续发展和安全战略的高度,制定了长期的氢能源发展战略。美国的氢能发展路线图从时间上分为4个阶段：①技术、政策和市场开发阶段；②向市场过渡阶段；③市场和基础设施扩张阶段；④走进氢经济时代。从2000年至2040年,每10年实现一个阶段。而欧盟划分为三个阶段，即短期，从2000年到2010年；中期，从2010年到2020年；中远期，从2020年到2050年。第一阶段将开发小于500kW的固定式高温燃料电池系统
3、(MCFCPSOFC）；开发小于300kW的固定式低温燃料电池系统(PEM)。第二阶段是新的氢燃料家用车比例要达到5%，其他氢燃料交通工具比例达到2%。所有车的平均二氧化碳排放量减少2.8g/km，二氧化碳年排放量减少1500万t。第三阶段是新的氢燃料家用车比例要达到35%，其他氢燃料交通工具比例达到32%。所有车的平均二氧化碳排放量减少44.8g/km，二氧化碳年排放量减少2.4亿t。一．氢能的制取科学家普遍认为,最清洁的制氢方法是利用太阳能分解水。通常化学实验室所使用的电解制氢方法虽不产生其它污染,但所需要的催化剂铂非常昂贵,无
4、法用来大规模制氢。要最终使太阳能成为一种人们普遍使用的能源,就必须找到一种既廉价、又源于太阳能的燃料制取方法,解决办法是寻找一种较廉价的催化剂来替代铂。在《化学通讯》杂志上,加州理工学院副教授皮特与其同事介绍了一种使用钻作为催化剂从水中制氢的方法。皮特认为,这是一个好的开端,他们的目标是寻找类似钻甚至用铁或镍等廉价催化剂来取代昂贵的铂催化剂。加州理工学院的科学家希望,最终在实验室建造一个由太阳能驱动的”梦幻机器”,注人水后,从一端出来氢气,从另一端出来氧气。然而,要使这样一台机器成为现实,还需要科学家们不懈的工作,需要更多的创新及技
5、术突破。电解水制氢工业历史较长，目前常用的电解槽一般采用压滤式复极结构，或箱式单级结构，每对电解槽压在1.8～2.0V之间，制取1m3H2的能耗在4.0～4.5kWh。箱式结构的优点是装置简单，易于维修，投资少，缺点是占地面积大，时空产率低；压滤式结构较为复杂，优点是紧凑、占地面积小、时空产率高，缺点是难维修、投资大。随着科学技术的发展,出现了固体聚合物电解质(SPE)电解槽。SPE槽材料易得，适合大批量生产，而且使用相同数量的阴阳极进行H2、O2的分离,其效率比常规碱式电解槽要高，另外，SPE槽液相流量是常规碱式电解槽的1/10，
6、使用寿命约为300天。缺点是水电解的能耗仍然非常高。目前，我国水电解工业仍停留在压滤式复极结构电解槽或单极箱式电解槽的水平上，与国外工业和研究的水平差距还很大。产氢生物不仅有细菌或“工程菌”，而且某些藻类或其他微生物均有生产氢的能力。美国加州大学等研究人员发现一种叫莱因哈德衣藻（Chlamydomonasreinhadtii）的绿藻（真核生物）具有持续大量产氢能力。关键在于控制其生长环境，从生长营养液中去除硫素，在此情况下藻体停止了光合作用、不产氧；在无氧条件下藻体必须以其它途径产生腺茸三磷酸酯维所需要的能量，利用所贮存的能源以实现
7、其最终产氢的目的。一般说，这种天然藻产氢量很低，为此，一方面控制其生长所必需的或障碍生长的关键因素；另一方面，采用分子遗传技术改造藻的特性，以提高其产氢能力。由此可见，充分利用各种生物开发军民两用的洁净生物能源是有潜力的。微型绿藻是索取氢能的最廉价途径。有专家认为，利用普通池塘绿藻的产氢能力或许是个最实际的选择---经济实用，分布广。绿藻这种微型低等植物繁殖快，全世界到处都有它的分布，它在有水、阳光的条件下具有制造氢气的能力。在人工控制下可迫使绿藻按要求生产氢气，有实验研究报告指出，一升绿藻培养液每小时可产氢3毫升，还需进一步提高产
8、氢效率。注意两点：（1）运用基因工程技术改进这种产氢系统，有可能使氢气产量增加10倍或更高些；（2）细胞固定化技术的应用，有可能提高微型绿藻持续产氢能力。在德国、加拿大、日本等国家为实现“洁净氢能源”的开发计划，积极建立“产氢藻类农场
