① 关于氢的知识
氢是一种化学元素,化学符号为H,原子序数是1,在元素周期表中位于第一位。它的原子是所有原子中最小的。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭,极易燃烧的由双原子分子组成的气体,氢气是最轻的气体。它是宇宙中含量最高的物质. 氢原子存在于水, 所有有机化合物和活生物中.导热能力特别强,跟氧化合成水。在0摄氏度和一个大气压下,每升氢气只有0.09克重——仅相当于同体积空气重量的14.5分之一。
元素在太阳中的含量:(ppm)
7500000
地壳中含量:(ppm)
1500
在常温下,氢气比较不活泼,但可用催化剂活化。单个存在的氢原子则有极强的还原性。在高温下氢非常活泼。除稀有气体元素外,几乎所有的元素都能与氢生成化合物。
② 求老师解答:氢能是一种既高效又干
A |
③ 有关氢能的知识
氢能
开放分类: 氢能
什么是氢能
氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。它是一种极为优越的新能源,其主要优点有:燃烧热值高,每千克氢燃烧后的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。资源丰富,氢气可以由水制取,而水是地球上最为丰富的资源,演义了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。
前景
[编辑本段]
氢是宇宙中分布最广泛的物质,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”,如把海水中的氢全部提取出来,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,只要在汽油中加入4% 的氢气,就可使内燃机节油40%。目前,氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。美国政府已明确提出氢计划,宣布今后4年政府将拨款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1100万桶石油,这个数字正是现在美国每天的石油进口量。
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氢能 【hydrogen energy】 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。工业上生产氢的方式很多,常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等。氢能具有以下主要优点:燃烧热值高,每千克氢燃烧后的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。资源丰富,氢气可以由水制取,而水是地球上最为丰富的资源。目前,氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。
氢能的开发与利用
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氢能利用各方面
氢能利用方面很多,有的已经实现,有的人们正在努力追求。为了达到清洁新能源的目标,氢的利用将充满人类生活的方方面面,我们不妨从古到今,把氢能的主要用途简要叙述一下。
依靠氢能可上天
古代,秦始皇统一中国,他想长生不老,曾积极支持炼丹术。其实炼丹术士最早接触的就是氢的金属化合物。无奈多少帝王梦想长生不老,或幻想遨游太空,都受当时的科学技术水平所限,真是登天无梯。到后来,1869年俄国着名学者门捷列夫整理出化学元素周期表,他把氢元素放在周期表的首位,此后从氢出发,寻找与氢元素之间的关系,为众多的元素打下了基础,人们则氢的研究和利用也就更科学化了。至1928年,德国齐柏林公司利用氢的巨大浮力,制造了世界上第一艘“LZ—127齐柏林”号飞艇,首次把人们从德国运送到南美洲,实现了空中飞渡大西洋的航程。大约经过了十年的运行,航程16万多公里,使1.3万人领受了上天的滋味,这是氢气的奇迹。
然而,更先进的是本世纪50年代,美国利用液氢作超音速和亚音速飞机的燃料,使B57双引擎辍炸机改装了氢发动机,实现了氢能飞机上天。特别是1957前苏联宇航员加加林乘坐人造地球卫星遨游太空和1963年美国的宇宙飞船上天,紧接着1968年阿波罗号飞船实现了人类首次登上月球的创举。这一切都依靠着氢燃料的功劳。面向科学的21世纪,先进的高速远程氢能飞机和宇航飞船,商业运营的日子已为时不远。过去帝王的梦想将被现代的人们实现。
利用氢能可开车
以氢气代替汽油作汽车发动机的燃料,已经过日本、美国、德国等许多汽世公司的试验,技术是可行的,目前主要是廉价氢的来源问题。氢是一种高效燃料,每公斤氢燃烧所产生的能量为33.6千瓦小时,几乎等于汽车燃烧的2.8倍。氢气燃烧不仅热值高,而且火焰传播速度快,点火能量低(容易点着),所以氢能汽车比汽油汽车总的燃料利用效率可高20%。当然,氢的燃烧主要生成物是水,只有极少的氮氧化物,绝对没有汽油燃烧时产生的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染环境的有害成分。氢能汽车是最清洁的理想交通工具。
氢能汽车的供氢问题,目前将以金属氢化物为贮氢材料,释放氢气所需的热可由发动机冷却水和尾气余热提供。现在有两种氢能汽车,一种是全烧氢汽车,另一种为氢气与汽油混烧的掺氢汽车。掺氢汽车的发动机只要稍加改变或不改变,即可提高燃料利用率和减轻尾气污染。使用掺氢5%左右的汽车,平均热效率可提高15%,节约汽油30%左右。因此,近期多使用掺氢汽车,待氢气可以大量供应后,再推广全燃氢汽车。德国奔驰汽车公司已陆续推出各种燃氢汽车,其中有面包车、公共汽车、邮政车和小轿车。以燃氢面包车为例,使用200公斤钛铁合金氢化物为燃料箱,代替65升汽油箱,可连续行车130多公里。德国奔驰公司制造的掺氢汽车,可在高速公路上行驶,车上使用的储氢箱也是钛铁合金氢化物。
掺氢汽车的特点是汽油和氢气的混合燃料可以在稀薄的贫油区工作,能改善整个发动机的燃烧状况。在我国许当城市交通拥挤,汽车发动机多处于部分负荷下运行、采用掺氢汽车尤为有利。特别是有些工业余氢(如合成氨生产)未能回收利用,若作为掺氢燃料,其经济效益和环境效益都是可取的。
燃烧氢气能发电
大型电站,无论是水电、火电或核电,都是把发出的电送往电网,由电网输送给用户。但是各种用电户的负荷不同,电网有时是高峰,有时是低谷。为了调节峰荷、电网中常需要启动快和比较灵活的发电站,氢能发电就最适合抢演这个角色。利用氢气和氧气燃烧,组成氢氧发电机组。这种机组是火箭型内燃发动机配以发电机,它不需要复杂的蒸汽锅炉系统,因此结构简单,维修方便,启动迅速,要开即开,欲停即停。在电网低负荷的,还可吸收多余的电来进行电解水,生产氢和氧,以备高峰时发电用。这种调节作用对于用网运行是有利的。另外,氢和氧还可直接改变常规火力发电机组的运行状况,提高电站的发电能力。例如氢氧燃烧组成磁流体发电,利用液氢冷却发电装置,进而提高机组功率等。
更新的氢能发电方式是氢燃料电池。这是利用氢和氧(成空气)直接经过电化学反应而产生电能的装置。换言之,也是水电解槽产生氢和氧的逆反应。70年代以来,日美等国加紧研究各种燃料电池,现已进入商业性开发,日本已建立万千瓦级燃料电池发电站,美国有30多家厂商在开发燃料电池.德、英、法、荷、丹、意和奥地利等国也有20多家公司投入了燃料电池的研究,这种新型的发电方式已引起世界的关注。
燃料电池的简单原最巧是将燃料的化学能直接转换为电能,不需要进行燃烧,能源转换效率可达60%—80%,而且污染少,噪声小,装置可大可小,非常灵活。最早,这种发电装置很小,造价很高,主要用于宇航作电源。现在已大幅度降价,逐步转向地面应用。目前,燃料电池的种类很多,主要有以下几种:
磷酸盐型燃料电池
磷酸盐型燃料电池是最早的一类燃料电池,工艺流程基本成熟,美国和日本已分别建成4500千瓦及11 000千瓦的商用电站。这种燃料电池的操作温度为200℃,最大电流密度可达到150毫安/平方厘米,发电效率约45%,燃料以氢、甲醇等为宜,氧化剂用空气,但催化剂为铂系列,目前发电成本尚高,每千瓦小时约40~50美分。
融熔碳酸盐型燃料电池
融熔碳酸盐型燃料电池一般称为第二代燃料电池,其运行温度650℃左右,发电效率约55%,日本三菱公司已建成10千瓦级的发电装置。这种燃料电池的电解质是液态的,由于工作温度高,可以承受一氧化碳的存在,燃料可用氢、一氧化碳、天然气等均可。氧化剂用空气。发电成本每千瓦小时可低于40美分。
固体氧化物型燃料电池
固体氧化物型燃料电池被认为是第三代燃料电池,其操作温度1000℃左右,发电效率可超过60%,目前不少国家在研究,它适于建造大型发电站,美国西屋公司正在进行开发,可望发电成本每千瓦小时低于20美分。
此外,还有几种类型的燃料电池,如碱性燃料电池,运行温度约200℃,发电效率也可高达60%,且不用贵金属作催化剂,瑞典已开发200千瓦的一个装置用于潜艇。美国最早用于阿波罗飞船的一种小型燃料电池称为美国型,实为离子交换膜燃料电池,它的发电效率高达75%,运行温度低于100℃,但是必需以纯氧作氧化剂。后来,美国又研制一种用于氢能汽车的燃料电池,充一次氢可行300公里,时速可达100公里,这是一种可逆式质子交换膜燃料电池,发电效率最高达80%。
燃料电池理想的燃料是氢气,因为它是电解制氢的逆反应。燃料电池的主要用途除建立固定电站外,特别适合作移动电源和车船的动力,因此也是今后氢能利用的孪生兄弟。
家庭用氢真方便
随着制氢技术的发展和化石能源的缺少,氢能利用迟早将进入家庭,首先是发达的大城市,它可以像输送城市煤气一样,通过氢气管道送往千家万户。每个用户则采用金属氢化物贮罐将氢气贮存,然后分别接通厨房灶具、浴室、氢气冰箱、空调机等等,并且在车库内与汽车充氢设备连接。人们的生活靠一条氢能管道,可以代替煤气、暖气甚至电力管线,连汽车的加油站也省掉了。这样清洁方便的氢能系统,将给人们创造舒适的生活环境,减轻许多繁杂事务
作为新能源,其安全性受到人们的普遍关注。从技术方面讲,氢的使用是绝对安全的。氢在空气中的扩散性很强,氢泄漏或燃烧时,可以很快地垂直升到空气中并消失得无影无踪,氢本身没有毒性及放射性,不会对人体产生伤害,也不会产生温室效应。科学家已经做过大量的氢能安全试验,证明氢是安全的燃料。如在汽车着火试验中,分别将装有氢气和天然汽油燃料罐点燃,结果氢气作为燃料的汽车着火后,氢气剧烈燃烧,但火焰总是向上得,对汽车的损坏比较缓慢,车内人员有较长得时间逃生,而天然燃料的汽车着火后,由于天然气比空气重,火焰向汽车四周蔓延,很快包围了汽车,伤及车内人员的安全。
④ 氢能的开发利用讲了什么科学知识
氢是一种可燃烧的理想新能源,是世界上仅次于氧的最丰富的元素。它以化合物的形式储于水与化石燃料等物质中,可以通过热解、电解、热化学、光解等方法制取氢。每公斤液氢燃烧的发热值为14.2万焦耳,相当于汽油发热值的24倍,并和空气中的氧化合产生蒸汽,凝结成水及少量氧化氮,不会污染环境,是可以再生和再循环的洁净能源。
氢储存方法有高压气态储存、低温液氢储存、化学储存及金属氢化物储存四种,其中金属氢化物储存系统最有发展前景。
目前,国外对氢能的科技开发研究十分重视,美国、俄国、德国、日本及沙特阿拉伯等国都积极开展氢能研究。随着制氢和储氢技术的成熟,经济可行氢能将应用于航空、航天、火箭、机车、汽车、冶炼、化工、发电等领域。
欧洲将利用核能发展氢能技术:加拿大利用丰富水资源电解水制氢;美国已开始利用太阳能制氢,预计到2020年可规划建成供30万辆燃料电池汽车,使用城市供氢系统。同时在利用核能发展氢能研究上也有新的突破。
日本把氢能利用和国际洁净能源利用技术列为“新日光计划”的主要发展内容。
从世界能源发展的趋势看,预计新世纪制氢技术将和清洁煤转化、核能发电、太阳能发电、风能、水能发电及燃料电池发电形成系统。随着新世纪的来临,氢能的开发与应用可望得到飞速的发展,最终代替燃油在航空和汽车上得到应用。
⑤ 什么是氢能与质子交换膜燃料电池
氢燃料电池工作原理
燃料电池本质是水电解的“逆”装置,主要由3 部分组成,即阳极、阴极、电解质,如图 1[3]。其阳极为氢电极,阴极为氧电极。通常,阳极和阴极上都含有一定量的催化剂,用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。
以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例,其工作原理如下:
(1) 氢气通过管道或导气板到达阳极;
(2) 在阳极催化剂的作用下,1 个氢分子解离为 2 个氢质子,并释放出 2 个电子,阳极反应为:
H2→2H++2e。
(3) 在电池的另一端,氧气(或空气)通过管道或导气板到达阴极,在阴极催化剂的作用下,氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水,阴极反应为:1/2O2+2H++2e→H2O
总的化学反应为:H2+1/2O2=H2O
电子在外电路形成直流电。因此,只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气,就可以向外电路的负载连续地输出电能。
3 PEMFC 的特点及研发应用现状
燃料电池种类较多,PEMFC 以其工作温度低、启动快、能量密度高、寿命长等优点特别适宜作为便携式电源、机动车电源和中、小型发电系统。
PEMFC 发电机由本体及其附属系统构成。本体结构除上述核心单元外,还包括单体电池层叠时为防止汽、水泄漏而设置的密封件,以及压紧各单体电池所需的紧固件等。附属系统包括:燃料及氧化剂贮存及其循环单元,电池湿度、温度调节单元,功率变换单元及系统控制单元。图 2 是一个典型的PEMFC 发电系统示意图[4]。
(1) PEMFC 作为移动式电源的应用
PEMFC 作为移动式电源的应用领域分为两大类:一是可用作便携式电源、小型移动电源、车载电源等。适用于军事、通讯、计算机等领域,以满足应急供电和高可靠性、高稳定性供电的需要。实际应用是手机电池、笔记本电脑等便携电子设备、军用背负式通讯电源、卫星通讯车载电源等。二是用作自行车、摩托车、汽车等交通工具的动力电源,以满足环保对车辆排放的要求。从目前发展情况看,PEMFC 是技术最成熟的电动车动力电源。
氢能与质子交换膜燃料电池 来自: 第一范文网
国际上,PEMFC 研究开发领域的权威机构是加拿大 Ballard 能源系统公司。美国 H-Power 公司于 1996 年研制出世界上第一辆以 PEMFC 发电机为动力源的大巴士[5]。近年来,我国对燃料电池电动车的研发也极为重视,被列入国家重点科技攻关计划。上海神力公司、富原燃料电池有限公司、清华大学、中科院大连化物所已分别研制出游览观光车、中巴车样车,其性能接近或达到国际先进水平。
(2) PEMFC 作为固定式电源的应用
PEMFC 除适用于作为交通电源外,也非常适合用于固定式电源。既可与电网系统互联,用于调峰;也可作为独立电源,用作海岛、山区、边远地区、或作为国防(人防)发供电系统电源。
采用多台 PEMFC 发电机联网还可构成分散式供电系统。分散式供电系统有很多优点:① 可省去电网线路及配电调度控制系统;② 有利于热电联供(由于 PEMFC 电站无噪声,可就近安装,PEMFC 发电所产生的热可进入供热系统),可使燃料总利用率高达 80%以上;③ 受战争和自然灾害等影响比较小,尤其适宜于现代战争条件下的主动防护需要;④ 通过天燃气、煤气重整制氢,可利用 现 有 天 燃 气 、 煤 气 供 气 系 统 等 基 础 设 施 为PEMFC 提供燃料;通过再生能源制氢(电解水制氢、太阳能电解制氢、生物制氢)则可形成循环利用系统(这种循环系统特别适用于边远地区、人所),使系统建设成本和运行成本降低。国际上普遍认为,随着燃料电池的推广应用,发展分散型电站将是一个趋势。
(3) 氢能电源的军事应用前景
随着现代科学技术的迅速发展及其在军事领域的广泛应用,以数字化技术为核心的新兴信息技术将渗透到战场的各个领域,从侦察、监视到预警,从通信、指挥到控制,从武器装备的自动化、精确制导和智能化到各种电子战手段,信息技术装备已经成为覆盖整个战场的、决定战争胜负的重要因素,它不仅构成总体作战的“神经系统”,而且成为总体作战能力的“倍增器”。电源作为信息技术装备的命脉,能否连续、可靠、安全、灵活地供电是至关重要的,它是信息技术装备密不可分的一部分。
由于 PEMFC 发电机工作温度低,红外辐射少,无震动,没有噪音,因此特别适合用作为现代军用电源。1998 年 8 月,美国国防部在向国会国防委员会呈递的报告中指出:移动电力是永久性防御设施最基本的五大要素之一;燃料电池发电技术替代常规发电装置的迅速演变,给未来发电系统采用氢气作为主燃料开辟了道路;由于能量转换效率(超过60%)很高,操作维护极为简单,燃料电池发电机使氢能源作为主燃料的应用极为可靠而高效。因此,把作战燃料改为氢,将获得更加高效可靠的发电系统、更低的排放、更低的噪音、极大地减小热辐射和红外成像,便于伪装和隐蔽作战。
PEMFC 发电机的诸多优越性能,使其在航空航天及超级移动设备、水下潜艇、军事工程、通讯工程、车辆动力电源、单兵和部(分)队便携电源、边远地区、海防哨所以及人防工程中都具有极好的应用前景。早在 1960 年代,美国航空航天局(NASA)就与通用电气公司(GE)联合开发 PEMFC发电机,并多次用于双子星座卫星计划的飞行,特别是 1968 年采用 Nafion 膜后在发射的生物卫星上使用PEMFC 发电机,其寿命在实验室已达57000h。后来,NASA 又与Hamilton 标准公司合作研制 RFC(再生燃料电池)系统,目的是配合太阳能发电系统组成用于火星探测飞行器或月球基地的动力电源(太阳能电解水装置功率 35kW,PEMFC发电机功率 25kW)。美国空军也与Treadwell 公司签订协议研究用于卫星的 RFC 系统(PEMFC 功率12kW,电压 28V)。
在超级移动装备(EMU)应用方面,NASA 与EPSI 公司合作开发采用金属氢化物储氢的 200Wh和 1500Wh 能量的 PEMFC 系统,以替代现有装备中采用的可充电电池,可有效提高能量储存密度和一次性充能能量以及循环寿命、充能速度。
PEMFC 在军事领域的一个重大用途是作为海军舰艇的动力电源。PEMFC 发电机作为潜艇不依赖于空气的推进动力(AIP)源与斯特林发动机和闭式循环柴油机相比,具有效率高、噪音低和红外辐射小等优点,在携带相同重量或体积的燃料气时,潜艇续航能力最强(大约为斯特林发动机的 2倍),且没有污染,因此 PEMFC 是潜艇 AIP 系统的最佳选择。德国从 1980 年(也是世界上最早)开始研究基于 PEMFC 发电机的潜艇,目前德国已能生产 212、214 型号的基于PEMFC 发电机的潜艇。而美国海军与 AP 公司合作开始研制以柴油重整制氢为氢源的 PEMFC 发电机,还与 Treadwell 公司合作设计并制造了用于水下探测器的 PEMFC 电源。
PEMFC 的诸多优点,使其在重要的民用设施如智能大厦、医院、宾馆等以及国防(人防)领域都具有极好的应用前景。目前这些地方的供电系统均采用以外电为主、柴油发电机组为辅的供电方式。当外电毁坏启用柴油发电机组时,由于柴油发电机组存在烟气排放,隐蔽性差、震动大、噪音高、环保性能差等许多缺点,更不适合在未来高科技战争中使用。因此,研究基于 PEMFC 的发电系统可有效利用氢能实现环保,对民用供电和国防建设都有极为重大的意义。
⑥ 求”制氢技术”方面知识!!!
尽管氢是自然界最丰富的元素之一,但是天然的氢在地面上却很少有,所以只能依靠人工制取。通常制氢的途径有:从丰富的水中分解氢;从大量的碳氢化合物中提取氢;从广泛的生物资源中制取氢;或利用微生物去生产氢等等。各种制氢技术均可掌握。但是作为能源使用,特别是普通的民用燃料,首先要求产氢量大,同时要求造价较低,即经济上具有可行性,这是今后制氢技术的选择标准。就长远和宏观而言,氢的主要来源是水,以水裂解制氢应是当代高技术的主攻方向。以下简述几种制氢方法。
化石燃料制氢
这是目前大量化工用氢的生产方法,如化肥生产的造气,即以煤在气化炉中燃烧,通过水蒸气还原反应,获得氢气。同样,石油、天然气或生物质燃料,均可用类似的方法制取氢。但是,这样的造气效率不高,需要消耗大量能源,并对环境污染较大。以能源换燃料,是得不偿失的。鉴于化石能源的有限性,应尽可能满足有机原料的需要,而不能作为产生氢能的依靠。
电解水制氢
人们最早的制氢方法就从电解水开始,至今它仍然是工业化制氢的重要方法。尽管改进型的电解槽已把电耗压到了相当低,但还是工业生产中的“电老虎”。而且电本属二次能源,除了水电,电是用大量燃料换来的,其中经过热能、机械能、电能的转换,本来能耗就不小,再经电解水制成氢,总的能源效率实在太低,以此将氢作能源,无疑也是不可取的。不过现在正继续改进电解水制氢的工艺,并使用丰水期的水电,或利用风能、太阳能等可再生能源来电解水制氢作为这些新能源的贮存手段,自当别论,不能不说是有可取之处。
硫化氢制氢
在石油炼制、煤和天然气脱硫过程中都有硫化氢产出,自然界也有硫化氢矿藏,或伴随地热等的开采也会产生硫化氢。国外已有硫化氢分解方法,包括气相分解法(干法)和溶液分解法(湿法),能同时获得硫磺和氢气。尽管这种工艺需要一定的高温(约600℃)和适当的催化剂,或经过光照等措施,但是能化害为利,综合利用,将不失为一种制氢的好方法。
光解海水制氢
80年代末,国际上出现了光解海水制氢的方法,以激光诱导MOCVD制膜技术有所突破,制成新型的金属/半导体/金属氧化物光电化学膜,用此种膜作为海水电解的隔膜,能使海水分离制得氢和氧,其电耗低,转换效率已达10%左右,此方法已引起各国科学家的关注。
光化制氢
利用入射光的能量使水的分子通过分解或水化合物的分子通过合成产生出氢气。在太阳的光谱中,紫外光具有分解水的能量,若选择适当的催化剂,可提高制氢效率。因此在太阳能利用的高技术研究中,光化制氢将作为重点。有的还可将光电、光化转换同时进行,以获得直流电和氢、氧。目前,尽管尚处于实验室研究阶段,但对开辟制氢途径具有很大的吸引力。
生物制氢技术
利用植物的光合作用制氢和微生物分解有机物制氢。从常见的植物光合作用吸收二氧化碳制造氧的过程,不难理解光合作用的深化。目前,光合作用在多数植物中效率非常低,通常均低于千分之五,这与自然光谱的吸收率有关。在今后的生物工程研究中,提高植物的光合作用效率是突出任务之一,其中除制氧机制外,氢的转换也在其中。至于微生物制氢,自然界已发现有类似甲烷菌的制氢菌,只是其菌种繁育不如甲烷菌那样简单。若能建立合适的菌种群落,制造氢气就会像制造沼气一样。
热分解水制氢
当水直接加热到很高温度时,例如3000℃以上,部分水或水蒸气可以离解为氢和氧。但这种过程非常复杂,远非设想那样简单。其中突出的技术问题是高温和高压。较有希望的是利用太阳能聚焦或核反应的热能。关于核裂变的热能分解水制氢已有各种设想方案,至今均未实现。人们更寄希望于今后通过核聚变产生的热能制氢。在美国能源部主持下,有劳伦斯—利弗莫尔实验室、通用原子能公司和华盛顿大学等单位参加的核能热化学制氢研究项目已进行了多年,主要是以一种串联磁镜式核聚变堆为热源,用硫碘热化学循环的方法制取氢。此外,原苏联也制订过通过托卡马克核聚变堆进行高温蒸汽电解的制氢方案。所有这些制氢方法,都涉及一系列高技术,但人们仍有信心迎接氢能世界的出现。
⑦ 为什么说氢是人类永恒的能源
氢能是人类永恒的能源,也是人类理想的能源。那么为什么氢将是人类未来的永恒的能源?概括地说,氢能具备成为永恒的能源的特点,而这是其他能源所没有的。
氢的资源丰富。在地球上的氢主要以其化合物,如水(H2O)、甲烷(CH4)、氨(NH3)、烃类(CnHm)等的形式存在。而水是地球的主要资源,地球表面的70%以上被水覆盖;即使在大陆,也有丰富的地表水和地下水。水就是地球上无处不在的“氢矿”。
一是氢的来源多样性。可以通过各种一次能源(可以是化石燃料,如天然气、煤、煤层气),也可以通过可再生能源(如太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能或者二次能源)来开采“氢矿”。地球各处都有可再生能源,而不像化石燃料有很强的地域性。此外,氢不但存在于水中,在工业副产品中也含有丰富的氢。据统计,我国在合成氨工业中氢的年回收量可达14亿立方米;在氯碱工业中有0.87亿立方米的氢可供回收利用。另外,在冶金工业、发酵制酒厂及丁醇溶剂厂等生产过程中都有大量氢可回收。上述各类工业副产氢的可回收总量估计可达15亿立方米以上。由此看来,氢能是用不完的,完全可以满足人类对能源的需求。
二是氢能的环保性。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,没有任何污染。使用氢燃料内燃机,也是显着减少污染的有效方法。
三是氢气的可储存性。就像天然气一样,氢可以很容易地大规模储存。这是氢能和电、热最大的不同。可再生能源的时空不稳定性,可以用氢的形式来弥补,即将可再生能源制成氢储存起来。
四是氢的可再生性。氢由化学反应发出电能(或热)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。也就是说,地球上不但存在储量丰富的水,而且氢在燃烧的过程中又能够生成水,因而,水可以再生。就这样循环下去,氢能的资源可以说是取之不尽,用之不竭。并且这种循环完全符合大自然的循环规律,不会破坏大自然的“生态平衡”。
五是氢的“和平”性,因为它既可再生又来源广泛,每个国家都有丰富的“氢矿”。化石能源分布极不均匀,常常引起激烈纷争。例如,中东是世界石油最大产地,也是各国列强必争之地。从历史上看,为了中东石油已发生过多次战争。
六是氢能的安全性,每种能源载体都有其物理、化学、技术性的特有的安全问题。氢在空气中的扩散能力很大,因此氢泄漏或燃烧时就很快的垂直上升到空气中并扩散。因为氢本身不具(放射)毒性及放射性,所以不可能有长期的未知范围的后继伤害。氢也不会产生温室效应。现在已经有整套的氢安全传感设备。
目前,用管道、油船、火车以及卡车运输气态或液态氢;用高压瓶或高压容器以氢化金属或液氢的形式储氢以及氢的填充和释放都处于工业化阶段。在德国的慕尼黑一个机器人液体氢加氢站已经开始运行,在德国汉堡也在运行着一个气氢加氢站。以德国为例,1922年世界上第一座汽油加油站在德国向公众开放;自20世纪60年代以来,建起了约16000座加油站,这可能已达到饱和。世界上第一座氢气加氢站也建在德国。1999年,前面提到的两个最早的氢气加氢站向公众开放,预计,完全由氢支持的路面运输系统可望在2030年左右实现。
此外,核聚变的原料是氢同位素。从长远看,人类的能源将来自核聚变和可再生能源,而它们都与氢密不可分。
由于氢具有以上特点,所以氢能可以永远、无限期地同时满足资源、环境和可持续发展的要求,成为人类永恒的能源,又因为它是高效率无污染的能源,因此,氢能也是人类的理想能源。知识点
⑧ 在放热反应中,反应物的能量和生成物的能量有什么关系
一、反应过程中的能量变化
化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一。化学反应一般是以热和功的形式跟外界环境进行能量交换的,而其中多以热的形式进行能量交换。
不同物质之间内部能量是不同的,而整个反应过程中能量又是守恒的,反应物与生成物的能量差异就以热量的形式表现为吸热或放热,如果反应物和生成物两者能量相近,则吸放热不明显。
1.化学反应中能量变化的实质问题
⑴
化学反应的特征是有其他物质生成,生成物与反应物所具有的总能量不同。
⑵
任何化学反应除遵循质量守恒外,同样也都遵循能量守恒。
⑶
反应物与生成物的能量差若以热量形式表现即为放热反应和吸热反应。
2.常见的能源
主要有以下十种:太阳能、化石能源、水能、风能、潮汐能、海洋能、地热能、生物质能、核能以及氢能。除了课本知识外,要通过阅读科普读物、多听科普讲座、多读书和看报纸等多种途径去获取这些方面的知识。
二、放热反应、吸热反应
1.放热、吸热的原因
若反应物总能量>生成物总能量,则反应放热,则为放热反应;
若反应物总能量<生成物总能量,则反应吸热,则为吸热反应。
2.常见的放热反应:
⑴所有燃烧反应
⑵中和反应
⑶大多数化合反应
⑷金属跟酸反应
3.常见的吸热反应:
⑴大多数分解反应
⑨ 运用经济生活知识分析我国积极发展氢能产业的重要意义
摘要 一、高度认识,加强领导。认真办理建议和提案等工作是民政部门应尽的法定职责,是自觉接受人民监督,实行民主决策、科学决策、依法决策的有力措施,各分管领导、股室负责人根据建议提案办理要求,制定计划,落实责任,切实解决群众反映的各类民生问题。