鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2013次 | 2018年09月09日
氫能的開發(fā)利用介紹
氫能利用方面很多,有的已經(jīng)實(shí)現(xiàn),有的人們正在努力追求。為了達(dá)到清潔新能源的目標(biāo),氫的利用將充滿人類生活的諸多方面:
一、依靠氫能可上天
1928年,德國(guó)齊柏林公司利用氫的巨大浮力,制造了世界上第一艘“LZ—127齊柏林”號(hào)飛艇,首次把人們從德國(guó)運(yùn)送到南美洲,實(shí)現(xiàn)了空中飛渡大西洋的航程。大約經(jīng)過(guò)了十年的運(yùn)行,航程16萬(wàn)多公里,使1.3萬(wàn)人領(lǐng)受了上天的滋味,這是氫氣的奇跡。
20世紀(jì)50年代,美國(guó)利用液氫作超音速和亞音速飛機(jī)的燃料,使B57雙引擎輟炸機(jī)改裝了氫發(fā)動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn)了氫能飛機(jī)上天。特別是1957前蘇聯(lián)宇航員加加林乘坐人造地球衛(wèi)星遨游太空和1963年美國(guó)的宇宙飛船上天,緊接著1968年阿波羅號(hào)飛船實(shí)現(xiàn)了人類首次登上月球的創(chuàng)舉。這一切都依靠著氫燃料的功勞。面向科學(xué)的21世紀(jì),先進(jìn)的高速遠(yuǎn)程氫能飛機(jī)和宇航飛船,商業(yè)運(yùn)營(yíng)的日子已為時(shí)不遠(yuǎn)。過(guò)去帝王的夢(mèng)想將被現(xiàn)代的人們實(shí)現(xiàn)。
二、利用氫能可開車
以氫氣代替汽油作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料,已經(jīng)過(guò)日本、美國(guó)、德國(guó)等許多汽世公司的試驗(yàn),技術(shù)是可行的,目前主要是廉價(jià)氫的來(lái)源問(wèn)題。氫是一種高效燃料,每公斤氫燃燒所產(chǎn)生的能量為33.6千瓦小時(shí),幾乎等于汽車燃燒的2.8倍。氫氣燃燒不僅熱值高,而且火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤c(diǎn)火能量低(容易點(diǎn)著),所以氫能汽車比汽油汽車總的燃料利用效率可高20%。當(dāng)然,氫的燃燒主要生成物是水,只有極少的氮氧化物,絕對(duì)沒(méi)有汽油燃燒時(shí)產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染環(huán)境的有害成分。氫能汽車是最清潔的理想交通工具。
氫能汽車的供氫問(wèn)題,目前將以金屬氫化物為貯氫材料,釋放氫氣所需的熱可由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水和尾氣余熱提供?,F(xiàn)在有兩種氫能汽車,一種是全燒氫汽車,另一種為氫氣與汽油混燒的摻氫汽車。摻氫汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)只要稍加改變或不改變,即可提高燃料利用率和減輕尾氣污染。使用摻氫5%左右的汽車,平均熱效率可提高15%,節(jié)約汽油30%左右。因此,近期多使用摻氫汽車,待氫氣可以大量供應(yīng)后,再推廣全燃?xì)淦?。德?guó)奔馳汽車公司已陸續(xù)推出各種燃?xì)淦嚕渲杏忻姘?、公共汽車、郵政車和小轎車。以燃?xì)涿姘嚍槔?,使?00公斤鈦鐵合金氫化物為燃料箱,代替65升汽油箱,可連續(xù)行車130多公里。德國(guó)奔馳公司制造的摻氫汽車,可在高速公路上行駛,車上使用的儲(chǔ)氫箱也是鈦鐵合金氫化物。
摻氫汽車的特點(diǎn)是汽油和氫氣的混合燃料可以在稀薄的貧油區(qū)工作,能改善整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況。在中國(guó)許當(dāng)城市交通擁擠,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多處于部分負(fù)荷下運(yùn)行、采用摻氫汽車尤為有利。特別是有些工業(yè)余氫(如合成氨生產(chǎn))未能回收利用,若作為摻氫燃料,其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益都是可取的。
三、燃燒氫氣能發(fā)電
大型電站,無(wú)論是水電、火電或核電,都是把發(fā)出的電送往電網(wǎng),由電網(wǎng)輸送給用戶。但是各種用電戶的負(fù)荷不同,電網(wǎng)有時(shí)是高峰,有時(shí)是低谷。為了調(diào)節(jié)峰荷、電網(wǎng)中常需要啟動(dòng)快和比較靈活的發(fā)電站,氫能發(fā)電就最適合搶演這個(gè)角色。利用氫氣和氧氣燃燒,組成氫氧發(fā)電機(jī)組。這種機(jī)組是火箭型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配以發(fā)電機(jī),它不需要復(fù)雜的蒸汽鍋爐系統(tǒng),因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便,啟動(dòng)迅速,要開即開,欲停即停。在電網(wǎng)低負(fù)荷時(shí),還可吸收多余的電來(lái)進(jìn)行電解水,生產(chǎn)氫和氧,以備高峰時(shí)發(fā)電用。這種調(diào)節(jié)作用對(duì)于用網(wǎng)運(yùn)行是有利的。另外,氫和氧還可直接改變常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀況,提高電站的發(fā)電能力。例如氫氧燃燒組成磁流體發(fā)電,利用液氫冷卻發(fā)電裝置,進(jìn)而提高機(jī)組功率等。
更新的氫能發(fā)電方式是氫燃料電池。這是利用氫和氧(成空氣)直接經(jīng)過(guò)電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的裝置。換言之,也是水電解槽產(chǎn)生氫和氧的逆反應(yīng)。70年代以來(lái),日美等國(guó)加緊研究各種燃料電池,現(xiàn)已進(jìn)入商業(yè)性開發(fā),日本已建立萬(wàn)千瓦級(jí)燃料電池發(fā)電站,美國(guó)有30多家廠商在開發(fā)燃料電池.德、英、法、荷、丹、意和奧地利等國(guó)也有20多家公司投入了燃料電池的研究,這種新型的發(fā)電方式已引起世界的關(guān)注。
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