淺談氫能發(fā)電的發(fā)展趨勢和存在問題(編輯修改稿)
2025-04-21 05:33 本頁面
【文章內容簡介】 種光合產氫的本領。甚至某些高等植物也是光合放氫的好材料。有些科學家提出培育“氫樹”的設想，想從高等植物那里取得氫燃料。他們認為，如果讓植物的光合作用保留在分解水的階段，使氫不與二氧化碳起作用，而直接從植物體內分離出來，那么，一棵棵的“氫樹”就可以直接給我們提供純凈的氫氣了。這種利用某些高等植物的光合作用制氫的辦法是很經濟的，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，有待進一步探索。還有人琢磨從植物身上取出葉綠體，使之成為“生產氫氣的工廠”。第一臺葉綠體制氫裝置于1973年在美國問世，1 mg葉綠體可產出15 μL氫氣。以后，英國、蘇聯科學家用1 g葉綠體在1h內生產出了1L氫氣。問題是天然的葉綠體壽命太短，需要尋找延長它們工作壽命的辦法。還有人在研究人工葉綠體制氫。綜上所述，制氫的方法確實是很多的。水電解制氫、生物質制氫等制氫方法，現已形成規(guī)模，其中，低價電解水制氫方法在今后仍將是氫能規(guī)模制備的主要方法，目前應用中尚需要降低電耗。第三章氫能的發(fā)展現狀167。.國外發(fā)展概況現階段由于氫能系統(tǒng)技術在國民經濟中起著越來越重要的作用，在國外氫能的發(fā)展已經不單純停留在技術領域上，同時產生了―氫能經濟‖的新經濟模式的概念[4]。最近又有專家提出未來要發(fā)展到―氫能文明社會‖的新階段[5]。不過，由于氫能在制備儲存等方面的局限使氫能商業(yè)化進展仍然很慢，即使對發(fā)達國家而言，雖然氫能的技術條件已經成熟，但仍處于示范階段?，F階段氫能作為一種高效能源在航天飛機、火箭等航天行業(yè)及城市公共汽車中有廣泛應用，一些國外的發(fā)達國家在1993年就開始使用以液氫為燃料的城市公共汽車。目前世界各國推出的燃料電池動力車及可用于手提電腦、播放器、手機的小型燃料電池等利用氫能的產品已經非常多[6]。目前歐洲已有22座加氫站，而在美國、日本建立的加氫站則更多。美國聯邦政府計劃在2004～2008年投入12億美元用于實施―氫能技術研究、開發(fā)與示范行動計劃‖[7]。北歐國家冰島與戴一克、殼牌等公司合作[9]，希望在今后30—40年的時間內在該國的公共汽車、轎車和漁船上用氫取代石油，從而使該島國成為初步實現氫經濟的國家[10]。日本于1993年啟動了二個項目，計劃到2020年投入30億美元，構建一個環(huán)球能源網絡[11]，用于氫能源的有效供給、輸送與利用，將500萬輛燃料電池車投入市場，近期將建成2000多個加氫站167。國內發(fā)展概況我國對氫能的研究與發(fā)展可以追溯到60年代初，中國科學家為發(fā)展本國的航天事業(yè)，對作為火箭燃料的液氫的生產[12]，燃料電池的研制與開發(fā)進行了大量而有效的工作。將氫作為能源載體和新的能源系統(tǒng)進行開發(fā)，是70年代的事。氫能也可應用于電子工業(yè)中，例如在集成電路、電子管、顯像管等制作過程中都是用氫作為保護氣的[13]；煉油工業(yè)中可用氫進行加氫精制[14]；冶金工業(yè)中可用作還原劑將金屬氧化物還原出來[15]；在精細有機合成工業(yè)中氫氣也是重要的合成原料之一[16]；合成氨中氫氣也是重要的合成燃料之一[17]?，F階段氫在諸多方面都有廣泛的應用[18]。所以開發(fā)使用氫能源是現在許多科學家致力于努力的方向。在我國，盡管多年來，氫能領域的專家和科學工作者在國家經費支持不多的困難條件下，仍然在制氫、儲氫和氫能利用等方面取得了不少進展和成績[19]。制氫技術：目前，我國工業(yè)制氫方法主要是以天然氣、石油和煤為原料，在高溫下使之與水蒸氣反應而制得，也可以用部分氧化法制得[20]。這些制氫方法在工藝上都比較成熟，但是由化石能源和電力來換取氫能，在經濟上和資源利用上并不合適?，F有的工業(yè)制氫主要是維持目前化工、煉油、冶金及電子等部門的需要。水電解制氫和生物質氣化制氫等方法，現已形成規(guī)模。其中，低價電電解水制氫方法是當前氫能規(guī)模制備的主要方法，但目前電耗過高，亟待改進[21]。此外，由中科院山西煤炭化學研究所開發(fā)的―甲醇重整制氫技術‖已投入生產實際應用，目前最大規(guī)模為360Nm3H2/h，并實現系列化、批量化生產。中科院大連化學物理所在國家―九五‖科技攻關項目―燃料電池技術‖中，承擔了燃料電池電動車用―甲醇重整制氫裝置‖[21]的研制，目前，已形成概念樣機。為加快氫能的開發(fā)利用，有關高等院校和科研院所積極開展了新型制氫方法的研究。石油大學承擔的―九五‖科技攻關項目―從H2S制取氫氣的擴大實驗研究‖，此方法制氫能耗低，kWh/NH2，使低電耗制氫技術達到了世界先進水平[22]。中科院感光化學研究所承擔了―九五‖科技攻關項目―制氫技術的中試研究‖。該所的人工模擬光合作用分解水制氫及非常規(guī)資源制氫研究達到了世界先進水平。在光化學、生物質和電化學制氫領域[23]，蘭州化學物理所、微生物以及南開大學、天津大學等單位也進行了大量的基礎研究工作。儲氫技術：目前，氫的儲存方法主要有以下幾種：常壓儲氫，高壓儲氫，液氫儲氫，金屬氫化物儲氫及吸附儲氫等[24]。液氫儲氫是一種較好的儲氫方法，此法儲氫密度高。但是，制備1升液氫約需消耗電能3kWh，在儲存過程中液氫還有自然揮發(fā)，因此能耗較高。金屬氫化物的出現為氫的儲存、運輸及利用開辟一條新的途徑[25]。近年來，我國也對氫能和燃料電池技術研究給予了穩(wěn)定的支持。國家―863‖計劃設立了氫能技術和系統(tǒng)技術開發(fā)課題，―973‖計劃設立了氫能基礎研究項目[26]。科技部從2001年開始組織實施以燃料電池汽車研發(fā)為重要內容的―電動汽車重大科技專項‖[27]，作為―十五‖的12個國家重大科技專項之一，國家投入近9億元。氫能利用：通過科學家們的努力攻關，我國氫能利用和燃料電池技術正在不斷發(fā)展[28]。繼德國、美國、日本之后，我國自主開發(fā)出燃料電池系統(tǒng)及燃料電池轎車和城市客車，其關鍵技術指標與國際先進水平相當[29]。王賀武表示
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