淺談氫能發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)和存在問題-wenkub
2023-04-09 05:33:41 本頁面
【正文】 進(jìn)電子給體。光絡(luò)合催化分解水制氫是最近幾年發(fā)展起來的一個(gè)新領(lǐng)域。這樣的半導(dǎo)體材料有好多種，目前研究得比較多的是砷化鎵、磷化銦等等。早在1972年，日本科學(xué)家本多等人在研究半導(dǎo)體電極在光照下的電化學(xué)行為時(shí)，發(fā)現(xiàn)把氧化鈦晶體電極和鉑黑電極連接起來浸到水里，當(dāng)太陽光照射氧化鈦表面時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流，分解水制得氫氣。如果把這種方法同核反應(yīng)堆聯(lián)系到一起，利用核反應(yīng)堆的余熱來提供所需要的能量，同時(shí)解決高溫、腐蝕性、投資大等不足之處，那就可以大大降低氫的生產(chǎn)成本。在熱化學(xué)法制氫中，不同的化學(xué)反應(yīng)有不同的化合物──如硫、鉍、鈣、溴、汞、鐵、碘、鎂、銅、氯、鎳、鉀、鋰等的化合物──作為中間反應(yīng)物參加，反應(yīng)溫度大多為八、九百度，高的也僅有上千度。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。水中放進(jìn)一點(diǎn)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。還可采用碳?xì)浠衔锊糠盅趸▉碇茪洌硗厦娌畈欢?，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。這是一種古老的生產(chǎn)氫的方法，而且氫只是一種副產(chǎn)品。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。第二章 氫能開發(fā)與利用的現(xiàn)狀167。 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。 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。 氫能的特點(diǎn)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)。國(guó)內(nèi)發(fā)展概況 9第四章氫能的發(fā)展現(xiàn)狀 9167。淺談氫能發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)和存在問題課程： 新能源概論 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 2013年5月目 錄第一章 氫能的介紹 1167。氫能的應(yīng)用前景 11167。氫能在燃料電池中的應(yīng)用 11167。作為能源，氫有以下特點(diǎn)： 所有元素中，氫重量最輕。 氫是自然界存在最普遍的元素，據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75％，存儲(chǔ)量大。如表14.表14 幾種物質(zhì)的燃燒值 氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)有廣泛的可燃范圍，3％－97％范圍內(nèi)均可燃。 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(dòng)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。氫能否被廣泛使用，制氫工藝是基礎(chǔ)。為了避開這個(gè)難點(diǎn)，目前實(shí)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。②水煤氣轉(zhuǎn)化。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?！?。2NaCl+2H2O=====Cl2↑+2NaOH+H2↑（4）熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫。反應(yīng)結(jié)束后，化學(xué)藥品的數(shù)量不減少，可以回收循環(huán)使用，消耗的只是水，水被分解成氫和氧了。（5）光化學(xué)制氫。不過， eV，只能吸收太陽光中的紫外光和近紫外光部分，所以光能利用效率很低，不過1%。不久前美國(guó)科學(xué)家海勒等人用磷化銦半導(dǎo)體作電極的光電化學(xué)電池制氫，效率達(dá)到12%。11年前，有人發(fā)現(xiàn)三聯(lián)毗啶釕絡(luò)合物的激發(fā)態(tài)具有電子轉(zhuǎn)移能力，這使人想起可以利用它來光解水制氫。這樣的復(fù)合催化體系的太陽光的照射下，每升溶液每小時(shí)可以生產(chǎn)1L氫氣。水被分解了，最后剩下來的僅僅是催化劑。①生物質(zhì)催化氣化制氫技術(shù)生物質(zhì)催化氣化制氫的主要流程如圖1所示。生物質(zhì)氣化的主要產(chǎn)物為HCOCO、CH4，混合氣的成分組成比因氣化溫度、壓力、氣化停留時(shí)間以及催化劑的不同而不同，氣化反應(yīng)器的選擇也是決定混合氣組成的一個(gè)主要因素。金屬氫化物分離法、變壓吸附法和聚合物薄膜擴(kuò)散法的回收率一般在70％－85％；低溫分離法回收率達(dá)到95％；鈀合金薄膜擴(kuò)散法采用富氫原料氣時(shí)，回收率可達(dá)99％。②等離子體熱解、氣化制氫。生物質(zhì)在氮的氣氛下經(jīng)電弧等離子體熱解后，產(chǎn)品氣中的主要組分就是H2和CO，并完全不含焦油。另外氫氣的產(chǎn)出也隨氣化原料和催化劑的不同而不同。 ③微生物制氫。光合自養(yǎng)菌比化能異養(yǎng)菌更有能耐，它們不需要消耗有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物，而能像綠色植物那樣吸收太陽光，把簡(jiǎn)單的無機(jī)物合成有機(jī)物以滿足自身的需要，同時(shí)放出氫氣。后來又發(fā)現(xiàn)，藍(lán)綠藻等好多藻類都有這種光合產(chǎn)氫的本領(lǐng)。這種利用某些高等植物的光合作用制氫的辦法是很經(jīng)濟(jì)的，不過也有不足，主要是效率低、占地面積大、氫氣的收集比較困難，有待進(jìn)一步探索。問題是天然的葉綠體壽命太短，需要尋找延長(zhǎng)它們工作壽命的辦法。第三章現(xiàn)階段由于氫能系統(tǒng)技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著越來越重要的作用，在國(guó)外氫能的發(fā)展已經(jīng)不單純停留在技術(shù)領(lǐng)域上，同時(shí)產(chǎn)生了―氫能經(jīng)濟(jì)‖的新經(jīng)濟(jì)模式的概念[4]?，F(xiàn)階段氫能作為一種高效能源在航天飛機(jī)、火箭等航天行業(yè)及城市公共汽車中有廣泛應(yīng)用，一些國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家在1993年就開始使用以液氫為燃料的城市公共汽車。美國(guó)聯(lián)邦政府計(jì)劃在2004～2008年投入12億美元用于實(shí)施―氫能技術(shù)研究、開發(fā)與示范行動(dòng)計(jì)劃‖[7]。國(guó)內(nèi)發(fā)展概況現(xiàn)階段氫在諸多方面都有廣泛的應(yīng)用[18]。水電解制氫和生物質(zhì)氣化制氫等方法，現(xiàn)已形成規(guī)模。H2/h，并實(shí)現(xiàn)系列化、批量
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