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《可再生能源 教学课件 作者 汪建文 第八章 氢能.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、作者：鄢晓忠第八章氢能Concept普通高等教育“十二五”规划教材第一节氢能概述一氢能利用的发展过程利用氢气作为燃料的主张具有相当长的历史。1766年,英国科学家卡文迪什从金属与酸的作用所得气体中发现氢，以希腊语“水的形成者”命名。由于氢气比空气轻,而用作氢气球升空。1818年，英国利用电流分解水产生了氢气。1839年,威廉·格罗夫首次提出燃料电池。直到20世纪初期，关于氢气的进一步科学研究才开始。第一节氢能概述氢能的科学研究阶段对氢燃料的现代研究始于20世纪20年代的德国和英国。氢作为“能量载体”或者
2、“能量媒介”的想法产生于20世纪50年代核能的发展。1960年，液氢首次用作航天动力燃料。1970年，通用汽车公司的技术中心提出“氢经济”的概念。2003年11月19-21日，在美国首都华盛顿欧米尼·西海姆大酒店举行“氢能经济国际合作伙伴(IPHE)”会议。在超音速飞机和远程洲际客机上以氢为动力燃料的研究已经进行多年，目前已进入样机和试飞阶段。第一节氢能概述氢能是指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
3、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。1.氢能2.氢经济相关术语二氢经济是指以氢为能源而驱动的经济，为美国通用汽车公司于1970年发生第一次能源危机时所创，表现为氢能的利用渗透到经济生活的方方面面，是一个以氢为基础的能源体系，在该体系中当包括氢的生产、存储、运输、转化应用等一系列环节。第一节氢能概述氢由化学反应产生电能（或热能）并生成水，而水又可由电解转化为氢和氧，如此循环，永无止境。3.氢的可再生性4.氢的能源特征纯净的氢气能在空气里安静地燃烧,产生几乎无色的火焰,如氢气不纯混有空气
4、时,在快速反应放出热量的同时,会发生爆炸；氢气也能在氯气里燃烧，发出苍白色火焰，同时产生大量热,但氯与氢的混合气被日照会产生爆炸危险；氢与氧的混合气体的燃烧速度比碳氢化合物快；常温常压下，氢气在空气中的爆炸范围为4.1%-74.2%（体积分数）,在氧气中为4.65%-93.9%。第一节氢能概述三氢能的特点及性质与常见的化石燃料煤、石油和天然气相比,氢气不仅像上述化石燃料一样可以作为燃料,而且可以作为能源的载体,在能量的转换、储存、运输和利用过程中发挥独特的作用。氢气是无色无味的气体，可以以气、液、固三种
5、状态存在。氢极难溶于水,也很难液化。它的物理特性是:无毒、无刺激性、无气味、无腐蚀性、无辐射性、不致癌、易挥发、易燃易爆,会引起一些金属发生氢脆。1.氢能的特点2.氢气的性质第一节氢能概述氢气通常以化合物的形式存在于自然界中。纯氢气在自然环境状态下以气态存在，只有经过液化过程高压处理才以液态形式存在。氢原子与其他物质结合在一起形成化合物的种类很多，能作为能源载体的含氢化合物的种类并不是太多。常见的含氢化合物的能量储备见表8-1，这些化合物都和氢气一样，可以作为能量载体在能量的释放、转换、储存和利用过程中
6、发挥重要的作用。能量储备含氢化合物氢气/20MPa液氢MgH2FeTiH2甲烷(液)甲醇优质汽油煤油含能量/kw.h/L0.492.363.363.185.84.428.979.5含能量/kw.h/kg33.333.32.330.5813.85.612.011.9表8-1含氢化合物的能量储备第二节氢能的制备储运技术双击添加标题文字一氢能的制备技术传统的制氢技术包括烃类蒸汽重整制氢法、重柴油（或渣油）部分氧化重整制氢法和电解水法。利用工农业副产品制氢的技术也在发展。此外,利用其他方式分解水制备氢的技术也受
7、到了广泛的重视,如热化学循环制氢、太阳能、地热能、核能等。图8-1概括了上述几种主要制氢方法。图8-1几种典型的制氢方法第二节氢能的制备储运技术（1）电解水制氢（3）热化学制氢电解水制氢的原理如图8-2所示。常用的压力型电解水制氢系统流程如图8-3所示。高温热解水制氢的热解反应式为,ΔH=241.82kJ/mol（2）高温热解水制氢1.用水制氢热化学制氢是指在水系统中，在不同的温度下，经历一系列不同但又相互关联的化学反应，最终将水分解为氢气和氧气的过程。第二节氢能的制备储运技术阳极反应：4e－+2H2O
8、→2H2+4OH－阴极反应：4OH－→O2+2H2O+4e－图8-2电解水制氢的原理图图8-3水电解系统流程图第二节氢能的制备储运技术以煤为燃料制氢的方法主要有两种：一是煤的焦化（或称高温干馏），二是煤的气化。（1）煤制氢（3）生物质制氢(2)天然气制氢2.化石燃料制氢利用生物质制氢的技术主要有微生物转化、热化工转化和直接燃烧三类。天然气制氢主要有天然气部分氧化重整制氢、天然气催化热裂制氢及天然气水蒸气重整制氢等。第二节氢能的制备储运技术双
