氫?能?簡?介

    二次能源是聯(lián)系一次能源和能源用戶的中間紐帶。二次能源又可分為“過程性能源”和“合能體能源”。當(dāng)今電能就是應(yīng)用最廣的“過程性能源”；柴油、汽油則是應(yīng)用最廣的“合能體能源”。由于目前“過程性能源”尚不能大量地直接貯存，因此汽車、輪船、飛機等機動性強的現(xiàn)代交通運輸工具就無法直接使用從發(fā)電廠輸出來的電能，只能采用像柴油、汽油這一類“含能體能源”。可見，過程性能源和含能體能源是不能互相替代的，各有自己的應(yīng)用范圍。隨著，人們將目光也投向?qū)で笮碌摹昂荏w能源”，

    作為二次能源的電能，可從各種一次能源中生產(chǎn)出來，例如煤炭、石油、天然氣、太陽能、風(fēng)能、水力、潮汐能、地?zé)崮堋⒑巳剂系染芍苯由a(chǎn)電能。而作為二次能源的汽油和柴油等則不然，生產(chǎn)它們幾乎完全依靠化石燃料。隨著化石燃料耗量的日益增加，其儲量日益減少，終有一天這些資源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的、儲量豐富的新的含能體能源。氫能正是一種在常規(guī)能源危機的出現(xiàn)、在開發(fā)新的二次能源的同時人們期待的新的二次能源。

    氫位于元素周期表之首，它的原子序數(shù)為1，在常溫常壓下為氣態(tài)，在超低溫高壓下又可成為液態(tài)。作為能源，氫有以下特點：

（l）所有元素中，氫重量最輕。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，它的密度為0.0899g/l；在-252.7°C時，可成為液體，若將壓力增大到數(shù)百個大氣壓，液氫就可變?yōu)榻饘贇洹?/P>

（2）所有氣體中，氫氣的導(dǎo)熱性最好，比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍，因此在能源工業(yè)中氫是極好的傳熱載體。

（3）氫是自然界存在最普遍的元素，據(jù)估計它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75％，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大90O0倍。

（4）除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。

（5）氫燃燒性能好，點燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范圍，而且燃點高，燃燒速度快。

（6）氫本身無毒，與其他燃料相比氫燃燒時最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氮化氫經(jīng)過適當(dāng)處理也不會污染環(huán)境巨，而且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。

（7）氫能利用形式多，既可以通過燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動機中產(chǎn)生機械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。用氫代替煤和石油，不需對現(xiàn)有的技術(shù)裝備作重大的改造現(xiàn)在的內(nèi)燃機稍加改裝即可使用。

（8）氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。

    由以上特點可以看出氫是一種理想的新的含能體能源。目前液氫已廣泛用作航天動力的燃料，但氫能的大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用還有待解決以下關(guān)鍵問題：

• 廉價的制氫技術(shù)。因為氫是一種二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氫效率很低，因此尋求大規(guī)模的廉價的制氫技術(shù)是各國科學(xué)家共同關(guān)心的問題。

• 安全可靠的貯氫和輸氫方法。由于氫易氣化、著火、爆炸，因此如何妥善解決氫能的貯存和運輸問題也就成為開發(fā)氫能的關(guān)鍵。

    許多科學(xué)家認為，氫能在二十一世紀有可能在世界能源舞臺上成為一種舉足輕重的二次能源。氫能是一種二次能源，因為它是通過一定的方法利用其它能源制取的，而不象煤、石油和天然氣等可以直接從地下開采。在自然界中，氫已和氧結(jié)合成水，必須用熱分解或電分解的方法把氫從水中分離出來。如果用煤、石油和天然氣等燃燒所產(chǎn)生的熱或所轉(zhuǎn)換成的電支分解水制氫，那顯然是劃不來的。現(xiàn)在看來，高效率的制氫的基本途徑，是利用太陽能。如果能用太陽能來制氫，那就等于把無窮無盡的、分散的太陽能轉(zhuǎn)變成了高度集中的干凈能源了，其意義十分重大。目前利用太陽能分解水制氫的方法有太陽能熱分解水制氫、太陽能發(fā)電電解水制氫、陽光催化光解水制氫、太陽能生物制氫等等。利用太陽能制氫有重大的現(xiàn)實意義，但這卻是一個十分困難的研究課題，有大量的理論問題和工程技術(shù)問題要解決，然而世界各國都十分重視，投入不少的人力、財力、物力，并且業(yè)已取得了多方面的進展。因此在以后，以太陽能制得的氫能，將成為人類普遍使用的一種優(yōu)質(zhì)、干凈的燃料。