氢能的研究进展

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1、氢能的研究进展专业名称：冶金工程班级：09冶金2班0945562209氢能的研究进展一、背景伴随着全球能源需求的不断增长以及口益加剧的环境污染问题，新能源的开发与利用越来越受到人们的虫视。氢是宇宙小分布最广泛的物质，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”，如把海水中的氢全都提取出來，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，只要在汽油屮加入4%的氢气，就可使内燃机节油40%o氢能因具有来源广泛、清洁环保、循环利川等一系列优点而得到了世界各国科研机构、政府和企业的高度关注。H前，氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统

2、实施阶段。美国政府已明确提出氢计划，宣布政府将拨款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H00万桶石汕，这个数字正是现在美国每天的石汕进口量。氢能的概念氢（H——Hydrogen）,化学元素位于元素周期表Z首，原子序数为1,它是所有原子中最小的，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。氢通常的单质形态是氢气（H2）,它是无色无味，极易燃烧的双原子的气体，氢气是最轻的气体。在标准状况（0°C和一个大气压）下，每L轼气只有0.0899克重一一仅相当于同体积空气质量的二十九分Z二。氢是宇宙中最常见的元素，氢和氢同位素占到了太阳总质量的84%,宇宙质量的

3、75%oM在自然界多以化合物形态出现。在地壳十公里范闌内（包括海洋和大气）化合态的氢的重量组成约占1%,原子组成约占15.4%O它的化合态的最常见形式是水和有机物（如；石油、煤炭、天然气及生命体等）。然而，在地球上自然存在的氢的单质（如氢气）数量极少。要想获得大量的单质氢只有人工制取。其中，天然气、石油、煤炭、牛物质能及其它富氢的有机物等，都是氢的有效來源。氢具有高挥发性、高能量，是能源载体和燃料，同时氢在工业生产中也有广泛应用。现在工业每年用氮量为5500亿立方米，氢气为其它物质一起用来制造氨水和化肥，同时也应用到汽汕精炼工艺、玻璃磨光、黄金焊接、气象气球探测及食品工业中。液

4、态氢能作为火箭燃料，它的液化温度在只有一253°C。利用氢燃烧时放出的热量作为能源和氢原子在高温高压下聚变成一个氨原子反应所产牛巨大的能量统称为氢能源：2H2+O2—-2H2O：AH=—484kJ/mol氢能是一种极为重要的二次能源，它的燃烧热值非常高，每千克氢燃烧后的热量，约为同等质最汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍，而口氢气燃烧的产物只有水，是世界上最干净的能源。氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源，所以轼的来源有足够的保障。三、氢能的特点（1）所有元素中,氢重量最轻。在标准状态下,它的密度为0.0899g/l；在-252.7°C时,可成为液体，若将压力增

5、人到数白个人气压，液氢就可变为固体氢。（2）所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。（3）氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质杲的75%,除空气中含有氢气外，它主要以化介物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还人9000倍。（4）除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg,是汽油发热值的3倍（5）氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。

6、（6）氢本身无毒，与其他燃料和比氢燃烧时最清洁，除生成水和少最氨气外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳轼化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氨气经过适当处理也不会污染环境巨，而燃烧生成的水还可继续制红，反复循环使川。（7）氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造现在的内燃机稍加改装即可使用。（8）氢可以以气态、液态或固态的氢化物出现，能适应贮运及各种应用坏境的不同要求。四、氢气的制取1、电解水制氢.水电解制氢是bl前应用较广且

7、比较成熟的方法Z—。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧牛成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75%~85%,其工艺过程简单，无污染，但是其消耗电量人，因此其应用受到一定的限制。我国水力资源丰富，利川水电发电，电解水制轼有其发展前景。太阳能取之不尽，其中利川光电制氮的方法即称为太阳能氟能系统，国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换能量效率的提高，成本的降低及使川寿命的延长，其川于制氢的前景不可估量。同时，太阳能、风能及海洋能筹也可通过电制得氢