浅析氢能在中国的开发现状和应用前景.doc

考试序列号： 29 选修课程论文论文题目: 浅析氢能在中国的开发现状和应用前景2012年11月1日浅析氢能在中国的开发现状和应用前景章意妮 3210004159摘要：氢能以其干净，安全，高效的特点受到越来越多的关注。此文根据氢能在我国的开发现状和应用前景进行了一次浅显的论述，阐述在开发后的使用程度，未来的应用前景和为何造成此程度的使用的技术局限。Abstract：Hydrogen energy attracts more and more attention with its clearness, security, high-efficient factors. According the exploitation and its development prospect in current China, this literature will give a simple analysis describing the utilization degree after exploitation, future utilization prospect and the reason of some disadvantage confine from the technique utilization 关键字：氢能 氢能储存 开发现状 应用前景Key words: hydrogen energy ；hydrogen energy development prospect；exploiting hydrogen；hydrogen storage前言：能g源就是向自然界提供能量转化的物质。能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。 氢能以其清洁、安全、高效的特点受到了越来越多的关注。许多科学家认为，氢能在本世纪有可能成为世界新能源舞台上一颗举足轻重的“希望之星”。正是看好了氢能的“明星”潜质，世界各国纷纷加大科研力量和资金投入，对氢能的开发和利用展开研究。本文就氢能在中国的开发现状和应用前景展开粗略的描述。1.氢能的优势首先，氢能来源广泛，可以从化石能、核能、可再生能源中制取，有利于摆脱对石油的依赖；其次，氢能作为燃料，能在传统的燃烧设备中进行能量转化，与现有能源系统易兼容；第三，氢能通过燃料电池技术转化能量，比利用热机转化效率更高，而且没有环境污染；第四，氢燃烧性能好, 点燃快, 与空气混合时有广；第五，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, 少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境, 而且燃烧生成的水还可继续制氢, 反复循环使用。泛的可燃范围, 而且燃点高, 燃烧速度快。另外，氢能能够储存，可以与电力并重而且互补 参考文献（REFERENCES） 王卫兵. 运城学院学报2006 第二十四期. 氢能源的开发和应用.1008- 8008( 2006) 02- 0047- 02。2.氢能的制备目前, 我国工业制氢方法主要是以天然气、石油、和煤为原料, 在高温下使之与水蒸气反应而制得, 也可以用部分氧化法制得。这些制氢方法在工艺上都比较成熟, 但是由化石能源和电力来换取氢能, 在经济上和资源利用上并不合适。现有的工业制氢主要是维持目前化工、炼油、冶金、及电子等部门的需要。水电解制氢和生物物质气化制氢等方法, 现已形成规模。其中, 低价电电解水制氢方法是当前氢能规模制备的主要方法, 但目前电耗过高, 一般约为4. 5kW. h / Nm3H2, 亟待改进。此外, 由中科院山西煤炭化学研究所开发的 甲醇重整制氢技术! 已投入生产实际应用, 目前最大规模为360Nm3 /h, 并实现系列化、批量化生产。为加快氢能的开发利用, 有关高等院校和科研院所积极开展 美 克里斯托弗 弗莱文著, 张康生等译, 动力潮 M . 北京: 科学技术文献出版社, 1998.。了新型制氢方法的研究。石油大学承担的 九五!科技攻关项目 从H2 S制取氢气的扩大实验研究!此方法制氢能耗低, 约2. 6 kW. h / Nm3H2, 使低电耗制氢技术达到了世界先进水平 王卫兵. 运城学院学报2006 第二十四期. 氢能源的开发和应用.1008- 8008( 2006) 02- 0047- 02。3.氢能在中国的开发现状众所周知， 我国能源资源并不富有，人均资源量则更低， 研究人员认为氢能是解决我国能源短缺的根本对策之一 顾树华 张希良 城市交通的可持续发展与能源问题J 环境保护 2003（1）： 5255。巨大的能源短缺， 直接关系到能源安全和国家安全。要解决中国能源短缺问题，近期应考虑其它液体替代能源。如甲醇，二甲醚等，从长远来看应考虑氢能的作用 李方正. 能源趣览M . 北京: 新时代出版社, 1999.。在宏观国家问题上，我国早已试验成功的氢弹就是利用了氢的热核反应释放出的核能, 是氢能的一种特殊应用。我国航天领域使用的以液氢为燃料的液体火箭, 是氢用作为燃料能源的典型例子。氢能在宇航研究中具有广阔的应用前景, 如火箭发动机、氢内燃机等。在宏观民用工业领域,燃料电池近年来发展迅速。燃料电池( Fuel Cel, lFC)技术的最新发展及其诱人的前景, 使全世界都看到氢作为能源的可行性和必然性。作为具有无污染、高效率、适用广、无噪声、具有连续工作和积木化等优点的动力装置-氢能燃料电池，将随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善，在21世纪的能源舞台上大展风采。此外，面对民生问题，我国于1999年开展清洁城市汽车计划压缩天然气燃料汽车（CNG）和液化天然气燃料汽车(LNG)技术由于成本低廉使用环保，在国际上越来越受到重视。我国在北京，上海，广州，南京，沈阳等大中城市规划和建立了上千个天然气加气站。现有天然气燃料汽车15万辆以上 陈鹏.中国煤炭性质、分类与利用M.北京:化学工业出版社.2001 。为进一步开发氢能, 推动氢能利用的发展, 氢能技术已被列入科技发展 “十五”计划和2015年远景规划(能源领域) 王卫兵. 运城学院学报2006 第二十四期. 氢能源的开发和应用.1008- 8008( 2006) 02- 0047- 02。这些规划与措施，极大地缓解了我国对石油产品的依存度，降低了环境污染，为我国经济健康稳定地发展做出了贡献 陈军，陶占良.能源化学.北京：化学工业出版社，2004。4.氢能源在中国的发展前景当氢能源的使用成本降低到能够与石油等常规能源一样或者更低的时候，氢能源将被广泛利用于生活中的很多方面。（1）氢气发电：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，不需要复杂的蒸汽锅炉系统，因此结构简单，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 邵栋 氢能源-二十一世纪的新能源 广州化工 2010年38卷第一期。（2）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。其能源转换效率可达60 80 ，而且污染少，噪声小，装置可大可小，非常灵活。（3）家用氢能：随着制氢技术的发展，氢能利用迟早将进入家庭，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。（4）更加普及的氢能汽车：以氢气代替汽油作汽车发动机的燃料，无疑氢能汽车将是最清洁最理想的交通工具。除了产生同等的能量花费比石油更少的量的优势以外，氢能属于清洁的可再生能源。对人类环境状况不会产生过大的负面影响。5.氢能开发和应用所面临的问题（1）氢能的储备：目前, 氢的储存方法主要有以下几种: 常压储氢, 高压储氢, 液氢储氢, 金属氢化物储氢及吸附储氢等 钱伯章，新能源一后石油时代的必然选择M北京：化学工业出版社，2007。液氢储氢是一种较好的储氢方法, 此法储氢密度高。但是, 制备1 升液氢约需消耗电能3kW.h, 在储存过程中液氢还有自然挥发, 因此能耗较高上官文峰.太阳能光解制氢的研究进展.无机化学学报.2001，。高压储氢也是常被提及的方法之一，气态氢可贮存在地下库里，也可装人钢瓶中。为减小贮存体积，必须先将氢气压缩，为此需消耗较多的压缩功。一般一个充气压力为20MP的高压钢瓶贮氢重量只占16 ；供太空用的钛瓶储氢重量也仅为5邵栋 氢能源-二十一世纪的新能源 广州化工 2010年38卷第一期。（2）氢气制取：电解水制氢是最有应用前景的一种方法，它具有产品纯度高、操作简便、无污染、可循环利用等优点。电解水制氢存在的最大问题是槽电压过高，导致电能消耗增大，进而导致成本增加，这也是目前该技术无法与化石燃料制氢技术竞争的主要原因 翟秀静，刘奎仁，韩庆.新能源技术M.化学工业出版社。6.结束语当前世