Z-2010新能源技术-3-氢能

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1、氢能新能源技术教学1前言二次能源联系一次能源和用户的中间纽带，可分为“含能体能源”和“过程性能源”，目前电能是当前应用最广的“过程性能源”。2中国能源一次能源需求中国2005年的一次能源需求总量（其它指交通运输、农业、服务业及未指明的行业）3前言氢能，新的含能体能源由于目前“过程性能源”尚不能大量地直接储存，因此汽车等交通工具只能采用汽油、柴油这一类“含能体能源”。随着常规能源危机的出现，在开发新的一次能源(如可燃冰)的同时，人们将目光也投向寻求新的“含能体能源”，氢能正是一种值得期待的新型二次能源。已有资料表明，如车用燃料使用20%H2+80

2、%CH4，尾气中COx(CO与CO2)可降低20%、NOx可降低40%。4为什么氢是永恒的能源？氢的资源丰富存在形式氢的来源丰富制取方法氢是最环保的能源利用低温燃料电池，由电化学反应将氢转化为电能和水，不排放CO2和NOx；使用氢燃料内燃机，也可显著减少污染。氢气具有可储存性与电、热最大的不同氢的可再生性循环－永无止境氢是“和平”能源－中东战争氢是安全能源氢的扩散能力很大，不具毒性及放射性5名称氢气甲烷汽油乙醇甲醇燃烧值/kJ·kg-1121,06150,05444,46727,00620,254表3-1几种物质的燃烧值氢的燃烧热值高高于所有化

3、石燃料和生物质燃料为什么氢是永恒的能源？氢的燃烧稳定性好燃烧充分6氢－能量转化的载体由于具有上述优点，而且目前电能存在着难以储存、远程输运时损耗大的缺点，故在未来能源体系中，氢能将成为各种能量形式之间转化的最优良载体。7氢能发展史－孕育期1766年，英国的Cavendish从酸和金属的作用所得气体中发现氢，即以希腊语“水的形成者”命名。在Vada制成第一个电池之后不久的1818年，英国利用电流分解水有目的的产生了氢气。1820年剑桥大学的WilliamCecil建议将氢气用于动力机器1839年WilliamGrove首次提出燃料电池1874年儒

4、勒凡尔纳(JulesVerne)的科幻小说《神秘岛》中描写有个使用水作为燃料的小岛。这种无限的和普遍存在的能源的想法激发随后数十年的读者的思考。8氢能发展史－童年期19世纪氢能动力汽车的创始人之一Lawaczek（德国）就说自己受到凡尔纳的科幻小说的启发。凡尔纳的预测至今还印在国际氢能学会宣传材料的头版头条。氢燃料的现代研究始于二十世纪20年代的德国和英国1923年剑桥大学的Haldane提出用风力发电作为电解水的能源。此设想在半个世纪后才得以实现。1928年德国的氢技术先驱RudolphJrren获得了他的第一个氢气发动机专利。9氢能发展史－

5、成长期氢作为“能量载体”或者”能量媒介”的想法产生于二十世纪50年代核能的发展。西班牙的著名氢能量载体提倡者－Marchetti提出原子核反应器的能量输出即可以以电能的形式传递，也可以以氢燃料的形式传递。Marchetti指出氢气形式的能量可以比电能更稳定地储存，并且氢气的输送成本（传递单位热能）将比电力更低，此事实后被工程数据所证实。10氢能发展史－发展期1970年，通用汽车公司的技术中心提出“氢经济”的概念，主要的思路是利用大型核电站的电力电解水制氢。1974年，受石油危机的影响和启迪，一些学者组建了国际氢能协会(International

6、AssociationforHydrogenEnergy,IAHE)。IAHE随后创办了《国际氢能杂志》并举行了两年一次的世界氢能大会。11氢能发展史－步入工程探索阶段二十世纪80年代，德国认真地提出HYSOLAR计划，它是德国/沙特在阿拉伯半岛的项目，计划用沙漠地带的太阳能制氢。改项目已经过实验示范了太阳发电和电解的直接结合，示范功率达到350kW。德国还考虑利用加拿大廉价的水电就地电解水制氢，液化后用船运输液氢到欧洲。12氢能发展史－为科学家认可近年来燃料电池技术—低温的质子交换膜燃料电池和高温的固体氧化物燃料电池—发展迅速，被广泛认为将成

7、为未来人类社会中主要的动力来源，尤其是用于发电和交通工具方面而燃料电池最适宜的燃料就是氢。因此，科学家们预测，氢能将与电能一起成为未来能源体系的两大支柱。13氢能发展史－获得社会广泛共识2000年，IAHE组织新的系列会议－国际氢能论坛(Hyforum，新词，为Hy-和Forum的组合，近年来，又出现氢时代，Hytime)。第一届国际氢能论坛于2000年在德国慕尼黑举行，第二届氢能论坛于2004年在我国北京举行。“Hyforum”邀请政治家、科学家、企业家、投资者和工程师等共居一堂，商讨如何为人类提供赖以生存的、可持续发展的清洁能源－氢。14插

8、曲－历史上的灾难氢能的利用最早开始于20世纪上半叶，当时是用于充气飞艇。在第一次世界大战期间，交战双方都用氢气充装探测气球，用以窥测堆放在战场后方的活