新能源技術(shù)08氫能與燃料電池-文庫(kù)吧
2025-02-05 13:37 本頁面
【正文】 的利用開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。 以 液氫為原料 的燃料電池 電動(dòng)車 ，已進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)階段。 167。 氫能的應(yīng)用歷史 氫能和平利用的 終極夢(mèng)想 就是受控的 氫核聚變 。其原料可直接取自海水中的氘。 科學(xué)家預(yù)測(cè)， 氫能和電能 將成為未來能源體系的 兩大支柱 。 新能源與分布式發(fā)電 氫能與燃料電池 167。 氫的制取 氫能 ，通常指游離的 分子氫 H2所具有的能量。 地球上的氫元素相當(dāng)豐富，但 游離態(tài)的很稀少 。 氫通常以化合物形態(tài)存在于水、生物質(zhì)和礦物質(zhì)燃料中。從這些物質(zhì)中獲取氫，需要消耗大量的能量。 新能源與分布式發(fā)電 氫能與燃料電池 （ 1）煤為原料制氫 煤制氫的本質(zhì)是 用碳置換 水中的 氫 ，生成 H2和 CO2。 發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是 C+2H2O→CO 2+2H2 方法主要有兩種： 一是煤的焦化 ， 隔絕空氣 以 900~1000℃ 高溫 制取 焦碳 ，副產(chǎn)品為 焦?fàn)t煤氣（含 55％～ 60％的氫氣） 。 二是煤的氣化 ，在高溫下與 水蒸汽 或 氧氣 (空氣 )等發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣體產(chǎn)物。氫氣含量與氣化方法有關(guān)。 167。 化石燃料制 氫 新能源與分布式發(fā)電 氫能與燃料電池 （ 2）天然氣制氫 天然氣的主要成分甲烷含有氫元素，制氫方式主要有兩種。 天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化 制氫，其化學(xué)反應(yīng)為 CH4 + 2H2O → 4H2 +CO2 這種傳統(tǒng)制氫過程伴有大量的二氧化碳排放。 甲烷 (催化 )高溫裂解制氫 ，制取 H2的同時(shí)，還能得到碳，而不向大氣排放 CO2。該法技術(shù)簡(jiǎn)單，但是制造成本不低。 167。 化石燃料制 氫 新能源與分布式發(fā)電 氫能與燃料電池 （ 3）重油部分氧化制氫 重油部分氧化 過程中碳?xì)浠衔锱c O水蒸氣反應(yīng)生成 H2和CO2。 要在 一定的壓力 下進(jìn)行，可能還需要采用催化劑。 制得的 氫主要來自水蒸氣 。 167。 化石燃料制 氫 目前，氫氣大多是以 石油、天然氣和煤 為主要原料制取的。 化石燃料制造氫氣的傳統(tǒng)方法，會(huì) 排放大量的溫室氣體 ，對(duì)環(huán)境不利。 新能源與分布式發(fā)電 氫能與燃料電池 氫大多存在水中，將水分解制取氫氣是最直接的方式。 167。 水分解制 氫 （ 1）電解水制氫 水的 電解過程 就是在 導(dǎo)電的水溶液 中通 電 ，將水分解成 H2 和O2。 其反應(yīng)式為： 水電解操作簡(jiǎn)便，制得的 氫氣純度高 ，但需 消耗電能 。 常壓下電解制氫的能量效率一般在 70%左右。為提高效率，通常在 ~。 新能源與分布式發(fā)電 氫能與燃料電池 （ 2）高溫水蒸氣分解制氫 水直接分解需要 2227℃ 以上的溫度，工程實(shí)現(xiàn)難度很大。為降低分解溫度，可采用多步驟熱化學(xué)反應(yīng)制造氫氣。 其化學(xué)反應(yīng)通式為 X為 中間媒體 ，僅參與反應(yīng)，并不消耗，但是因其反應(yīng)呈氣態(tài)，很易和氧氣發(fā)生反應(yīng)而重新生成氧化物。因此，需將它們從產(chǎn)物中分離出來。整個(gè)過程僅僅消耗水和一定的熱量。 167。 水分解制 氫 新能源與分布式發(fā)電 氫能與燃料電池 （ 3）等離子體制造氫氣過程 用 電場(chǎng)電弧 能將水加熱到 5000℃ ，分解成 H、 H O、 OOH和水。 要使等離子體中氫組分含量穩(wěn)定，就必須使氫不再和氧結(jié)合。該過程 能耗很高 ，因而制氫 成本很高 。 167。 水分解制 氫 我國(guó)的氫氣生產(chǎn)，除了用 化石燃料 以外，其余的主要都通過水電解法 生產(chǎn)。不產(chǎn)生溫室氣體，但是生產(chǎn)成本較高。 趣聞： 神秘的海面大火 新能源與分布式發(fā)電 氫能與燃料電池 （ 1）生物質(zhì)氣化
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