淺談氫能發(fā)電的發(fā)展趨勢和存在問題(已修改)
2025-04-06 05:33 本頁面
【正文】 淺談氫能發(fā)電的發(fā)展趨勢和存在問題課程： 新能源概論 班級： 姓名： 學(xué)號： 2013年5月目 錄第一章 氫能的介紹 1167。 氫能的特點 1第二章 氫能開發(fā)與利用的現(xiàn)狀 3167。 3第三章氫能的發(fā)展現(xiàn)狀 9167。國外發(fā)展概況 9167。國內(nèi)發(fā)展概況 9第四章氫能的應(yīng)用前景 11167。氫的直接燃燒利用 11167。氫能在燃料電池中的應(yīng)用 11167。氫能在其它領(lǐng)域的應(yīng)用 12第五章 氫能開發(fā)面臨的問題 14第六章 總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 16第一章 氫能的介紹167。 氫能的特點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： 所有元素中，氫重量最輕。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，；176。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)楣虘B(tài)氫。 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。 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％，存儲量大。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。 氫的發(fā)熱值高，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。如表14.表14 幾種物質(zhì)的燃燒值 氫燃燒性能好，點燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范圍，3％－97％范圍內(nèi)均可燃。而且燃點高，燃燒速度快。 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?xì)浠衔?、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。 氫循環(huán)使用性好，燃燒反應(yīng)生成的水可用來制備氫，循環(huán)使用。 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(jī)中產(chǎn)生機(jī)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(jī)稍加改裝即可使用。 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。第二章 氫能開發(fā)與利用的現(xiàn)狀167。氫能否被廣泛使用，制氫工藝是基礎(chǔ)。因為水分子中氫和氧的結(jié)合非常牢固，要把它們分開，需花費很大的力氣。比方說，必須加熱到攝氏二、三千攝氏度的高溫，才能把水分解成氫氣和氧氣。這樣不僅要消耗很多的能量，而且還要有相應(yīng)的耐高溫、耐高壓設(shè)備。為了避開這個難點，目前實際上主要還是利用天然氣、煤炭和石油產(chǎn)品作原料來制取氫氣。（1）礦物燃料制氫是利用化學(xué)方法將礦物中的氫元素提取出來的方法。①煤的焦化，即將煤通過高溫干餾生產(chǎn)焦炭，同時得到一種氣體產(chǎn)品──煉焦煤氣，從煉焦煤氣可以制得氫氣。這是一種古老的生產(chǎn)氫的方法，而且氫只是一種副產(chǎn)品。②水煤氣轉(zhuǎn)化。水蒸氣通過熾熱的煤層制得水煤氣， 10000CC＋H2O ====== CO＋H2↑ Q然后把水煤氣跟水蒸氣混合，以氧化鐵等為催化劑，在500~ 5500C使水煤氣中的一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，500~ 5500CCO＋H2O ========== CO2+H2+Q再把混合氣體加壓、水洗使二氧化碳溶于水，即分離出氫氣③從天然氣、煉廠氣（石油煉制廠的副產(chǎn)氣體）、油田氣等氣體燃料中制取氫氣。把碳?xì)浠衔?，如甲烷（存在于天然氣、煉廠氣中）高溫裂解，可制得炭黑和氫氣，高溫裂解CH4 ========== C + 2H2 在鎳催化劑存在下，把一些碳?xì)浠衔?，如甲烷跟水蒸氣?00~ 9000C時起反應(yīng)，制得氫氣和一氧化碳的混合氣體，[Ni]800~ 9000CCH4＋H2O ========= CO+3H2再把一氧化碳轉(zhuǎn)成二氧化碳（應(yīng)用水煤氣轉(zhuǎn)化法），并使之加壓溶解于水，遂獲得氫氣。還可采用碳?xì)浠衔锊糠盅趸▉碇茪?，原理同上面差不多，也是用碳?xì)浠衔锖退魵馔ㄟ^催化劑生成氫、一氧化碳、二氧化碳的混合氣體，然后在混合氣體中加進(jìn)更多的水蒸氣，依靠另一些催化劑的作用，生成更多的氫和二氧化碳。這些方法大都需要催化劑和高溫，催化劑多數(shù)是鎳的化合物。特別是它們都以碳?xì)浠衔餅樵?，仍舊離不開煤炭、天然氣、石油等礦物燃料，所以算不上是一種有前途的制氫技術(shù)。電解（2）電解水法。水中放進(jìn)一點兒氫氧化鈉、硫酸鉀、硫酸之類的電解質(zhì)，通電之后，極上就能放出氫氣?！?。 其原理為:2H2O ======2H2↑+O2↑電解法制氫不消耗礦物燃料，但是用電量很大，每生產(chǎn)1kg氫需要消耗五、六十度電，成本太高。只有在電力供應(yīng)充裕、電價低廉（如有大量低價的水力發(fā)電或核動力發(fā)電）的情況下，電解水制氫才有可能煥發(fā)青春，為大規(guī)模生產(chǎn)氫燃料作出新貢獻(xiàn)。電解（3）各種化工過程副產(chǎn)品氫氣的回收，如氯堿工業(yè)、冶金工業(yè)等。2NaCl+2H2O=====Cl2↑+2NaOH+H2↑（4）熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫。該方法是在水反應(yīng)系統(tǒng)中加人中間物，經(jīng)歷不同的反應(yīng)階段，最終將水分解為氫和氧，且中間物不消耗。這其實也是一種加熱直接分解水的方法，不過不是單純依靠加熱硬把氫、氧一步分開，而是通過某些化學(xué)藥品（如二氧化硫、硫酸和硫酸鉍）與水反應(yīng)，分幾步把水分解制得氫氣，形成一個熱化學(xué)循環(huán)，所以又叫做分步反應(yīng)分解水制氫法。在熱化學(xué)法制氫中，不同的
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