新能源之氢能课件.ppt

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1、新能源篇——氢能hydrogenenergy7/28/20211氢能概述氢的特点氢的利用氢经济氢的制取氢的储存与运输二次能源又可分为两类：过程性能源（水能、风能、电能……）含能体能源（汽油、柴油……）一次能源能源用户二次能源一、氢能概述由于目前“过程性能源”尚不能大量地直接贮存，因此汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通运输工具就只能采用像柴油、汽油这一类“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”，氢能正是一种人们期待的新的二次能源。21世纪最有前途的能源有两种：氢能受控核聚

2、变能二、氢的特点氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。7/28/202161）所有元素中，氢重量最轻。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量的75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。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，每千克氢燃烧后能放出142.35千焦的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍

3、，焦炭的4.5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）氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。7）氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，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。8）氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。氢能所具有的清洁、无污染、效率高、重量轻和储存及输送性能好、

4、应用形式多等诸多优点，赢得了人们的青睐。燃烧氢气能发电氢燃料电池氢能航空航天氢能汽车氢能氢能汽车三、氢的利用氢能航空航天氢燃料电池燃烧氢气能发电氢能汽车：氢能汽车可有两种形式：⒈通过内燃机燃烧氢产生动能，此时的燃料可以是纯氢，也可以是氢与天然气的混合物。⒉以氢为原料的燃料电池作为汽车的动力，即现在我们所说的氢燃料电池汽车。在交通运输方面，美、德、法、日等汽车大国早已推出以氢作燃料的示范汽车，并进行了几十万公里的道路运行试验。试验证明，以氢作燃料的汽车在经济性、适应性和安全性三方面均有良好的前景，但目前仍存在贮氢密度小和成本高两大障碍。

5、福特汽车领先投产氢燃料内燃机目前制造一辆燃料电池车的花费大约是普通汽车成本的100倍左右，只有那些为批量上市而生产的车型才能产生经济效益，但其成本仍然是普通汽车成本的10倍。氢能航空航天：早在第二次世界大战期间，氢即用作A—2火箭发动机的液体推进剂。1960年液氢首次用作航天动力燃料。1970年美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料。现在氢已是火箭领域的常用燃料了。现在科学家们正在研究一种“固态氢”的宇宙飞船。固态氢既作为飞船的结构材料，又作为飞船的动力燃料。在飞行期间，飞船上所有的非重要零件都可以转作能源而“消耗

6、掉”。这样飞船在宇宙中就能飞行更长的时间。氢的能量密度很高，是普通汽油的3倍，这意味着燃料的自重可减轻2／3，这对航天飞机无疑是极为有利的。今天的航天飞机以氢作为发动机的推进剂，以纯氧作为氧化剂，液氢就装在外部推进剂桶内，每次发射需用1450m3，重约100t。在超声速飞机和远程洲际客机上以氢作动力燃料的研究已进行多年，目前已进入样机和试飞阶段。德国戴姆勒-奔驰航空公司和俄罗斯航空公司已从1996年开始进行试验，证实在配备有双发动机的喷气机中使用液氢，其安全性有足够的保证。由于液态氢的工作温度为－253℃，因此必须改进目前的飞机燃料系

7、统。氢燃料电池：燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。这种装置的最大特点是由于反应过程中不涉及到燃烧，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，其能量转换率高达60%－80%，实际使用效率则是普通内燃机的2－3倍。氢燃料电池工作原理：工作时给负极供给燃料(氢)，给正极供给氧化剂(空气)。氢在负极分解成正离子H＋和电子e-：2H2→4H++4e－，氢离子进入电解质中，而电子则沿外部电路(含负载)移向正极。氧在正极获得氢离子和电子反应为水：O2+4H++4e-→2H2O。氢燃料电池工作原理：采用氢燃料电池的实验车

8、氢燃料电池的应用：把化学能直接转化为电能供机械应用在旧金山召开的英特尔开发商论坛上，千年电池公司向人们展示了一台运行原型氢燃料电池的电脑。目前绝大多数笔记本电脑在电池充满情况下可工作三到四小时。迄今，千年电池的工作时间仅