化工概论论文.doc1.doc

化工环境工程概论论文论文题目:发展清洁能源、饯行低碳减排 -氢能的使用和发展 学 院：化学与化工学院 专 业：过程装备与控制工程 班 级：过控101 学 号：1008110084 姓 名：娄方芳 老 师：王媛 2013年6 月 5 日 发展清洁能源 ，饯行低碳减排 氢能的使用和发展摘要：氢能作为21世纪的绿色能源，是重要的清洁可再生能源，受到世界各国的高度重视，相关研究成为了能源科学领域的一个热点。另外氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高、清洁的绿色能源及能源载体，被认为是连接化石能源向可再生能源过渡的主要桥梁。氢能也被认为是最有发展前途的新型能源，在未来可持续能源中占有重要地位。关键词：氢能、绿色能源、可再生资源1、 氢能的特点 氢是宇宙中最丰富的元素，地球上就分布着大量的氢，其来源丰富。氢还是元素周期表中最轻的一个元素，与其他物质相比，具有较高的重量比能量。氢的燃烧产物是水，非常清洁，不会对环境造成污染。因此人们对氢能源的开发与利用也产生了极大的兴趣。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。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用。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，在能源工业中氢是极好的传热载体。2、 氢能的来源和制备 2、1 氢能来源 氢能是一种二次能源，氢元素几乎存在于世界各地，但极少有自然氢存在。因此必须将含氢物质分解后方能得到氢气，化石燃料制氢、电解水制氢等技术仍要消耗大量的常规能源。最丰富的含氢物质是水，其次就是各种矿物燃料及各种生物质等。要开发利用这种理想的清洁能源，首先要开发氢源。目前制氢的主要动力来源有：电能、天然气、太阳能、风能、生物质燃油和煤。2、2制备（1）天然气制氢 a.水蒸汽重整包括甲烷和水蒸汽吸热转化为氢气和一氧化碳 b.天然气部分氧化制氢过程就是通过甲烷与氧气的部分燃烧释放出一氧化碳和氢气c.自热重整是结合水蒸汽重整和部分氧化(2) 煤炭制氢 通过各种不同的气化过程可以利用煤炭来制取氢气.（3）电解水制氢 利用氢氧可逆反应制得氢气的纯度可达99.599.8%。但是用电量很大，成本太高。（4） 生物质转化 过程中会有包含氢气的气体产生。生物质气化是一个制氢和生产生物燃料的共同研发领域。气化和高温分解被认为是生物质制氢实现商业化的最有前景的中长期技术。（5）其他新方法其他的一些新的制氢方法：化工尾气或工程气制氢，光络合化分解水制氢，半导体光催化分解水制氢，辐射制氢，等离子化学制氢，太阳能制氢，核能制氢等等。3、 氢能的储运3.1 氢能的贮存技术与制氢技术同样重要，必须在经济和安全上可行。目前贮存氢能的技术主要有：1. 高压气态储存 由于氢气的密度小，在高压的情况下才可用特制的钢瓶贮存，目前国际上已经有可承受压力达80MPa的轻质材料储气瓶。2. 低温液氢储存（又称深冷液化贮氢） 是在标压下，将氢气冷冻至-252.72，使其变为液体保存在特制的深冷杜瓦瓶中。3. 金属氢化物贮氢 用来储氢的氢化金属大多为多种元素组成的合金。钛、铌、镁等金属及其合金，能将氢贮存起来，形成贮氢金属，可以根据需要随时释放出氢气。4.其他存储氢的方法 纳米碳管储氢、有机化合物储氢、碳凝胶储氢、玻璃微球储氢、配位氢化物储氢等3.2 氢运输主要运输四种状态的氢：低压氢气、高压氢气、液氢和固态氢.a.液氢运输的能量效率高，液氢适合于短途运输。b.船运或卡车运输，运输的量非常有限c.固态氢运输，不存在氢的逃逸问题，但运输的能量效率相对较低。4、 氢能的利用及前景展望4.1 运用领域 氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源，主要利用方式：1.利用氢和氧化剂发生反应释放出热能，如产生机械功；2.利用氢和氧化剂在催化剂作用下获取电能;3.利用氢的热核反应释放出核能，是氢能的一种特殊应用。4.在军事，航空、交通工具及发电方面也有广泛的应用前景。4.2前景展望 氢作为汽车燃料，对发动机的腐蚀作用小，可延长发动机的使用寿命；可以取代石油，其燃烧产物是水和少量氮氧化合物，对空气污染很少；还广泛应用于氢气焊接，氢氧焰切割，油脂的氢化，作合成氨的原料气，合成盐酸的原料气，制备氢化物的原料气，在适宜的条件下合成醇、烃类等一系列有机物，制备纯金属等方面。 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。在精细有机合成工业中是合成原料之一；合成氨工业的重要原料之一；作为填充气在气象观测中应用；在分析测试中做为标准气，在气相色谱中作为载气。结语 按现在的开采速度估计，世界上的煤、石油、天燃气等化石能源将在几十年内逐渐枯竭，并带来严重的环境污染问题，能源短缺和环境保护是21世纪经济发展和能源领域最重要的课题。氢气燃烧性能好，热值高，应用广泛，适合于一切需要燃气的地方。氢能源在二十一世纪很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。 鉴于当前如此紧张的能源局势和节能减排低碳生活大趋势下，新能源的开发和利用势在必行，而氢能又是所有清洁能源当中非常理想的能源，因此，氢能的开发利用显得尤为重要，不仅是低碳减排的途径之一，也是环保的首选。参考文献1毛宗强氢能:21世纪的绿色能源化学工业出版社; 第1版 (2005