煤炭石油等礦物燃料的廣泛使用,已對(duì)全球環(huán)境造成嚴(yán)重污染,甚至對(duì)人類自身的生存造成威脅;同時(shí)礦物燃料的存量有限量,也會(huì)隨著過(guò)度開(kāi)采而枯竭。因此,當(dāng)前在設(shè)法降低現(xiàn)有常規(guī)能源(如煤、石油等)造成污染環(huán)境的同時(shí),清潔能源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是大勢(shì)所趨。氫能是理想的清潔能源之一,已廣泛引起人們的重視。氫不僅是一種清潔能源,而且也是一種優(yōu)良的能源載體,具有可儲(chǔ)的特性。儲(chǔ)能是合理利用能量的一種方式。太陽(yáng)能、風(fēng)能分散間歇發(fā)電裝置及電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差或有大量廉價(jià)電能都可以轉(zhuǎn)化為氫能儲(chǔ)存,供需要時(shí)再使用,這種儲(chǔ)能方式分散靈活。氫能也具有可輸?shù)奶匦?,如在一定條件下將電能轉(zhuǎn)化為氫能,輸氫較輸電有一定的優(yōu)越性??茖W(xué)家認(rèn)為,氫能在二十一世紀(jì)能源舞臺(tái)上將成為一種舉足輕重的能源。
氫的確是一種理想的燃料,在純氧中燃燒或通過(guò)燃料電池發(fā)電只生成水,而不排放其他污染物。
高效率的制氫的基本途徑,是利用太陽(yáng)能。如果能用太陽(yáng)能來(lái)制氫,那就等于把無(wú)窮無(wú)盡的、分散的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成了高度集中的干凈能源了,其意義十分重大。目前利用太陽(yáng)能分解水制氫的方法有太陽(yáng)能熱分解水制氫、太陽(yáng)能發(fā)電電解水制氫、陽(yáng)光催化光解水制氫、太陽(yáng)能生物制氫等等。其中利用光電制氫的方法即稱為太陽(yáng)能氫能系統(tǒng),國(guó)外已進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性研究。隨著太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換能量效率的提高,成本的降低及使用壽命的延長(zhǎng),其用于制氫的前景不可估量。
根據(jù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),今后儲(chǔ)氫研究的重點(diǎn)是在新型高性能規(guī)模儲(chǔ)氫材料上。國(guó)內(nèi)的儲(chǔ)氫合金材料已有小批量生產(chǎn),但較低的儲(chǔ)氫質(zhì)量比和高價(jià)格仍阻礙其大規(guī)模應(yīng)用。鎂系合金雖有很高的儲(chǔ)氫密度,但放氫溫度高,吸放氫速度慢,因此研究鎂系合金在儲(chǔ)氫過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題,可能是解決氫能規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)的重要途徑。近年來(lái),納米碳在儲(chǔ)氫方面已表現(xiàn)出優(yōu)異的性能,有關(guān)的研究,國(guó)內(nèi)外尚處于初始階段,應(yīng)積極探索納米碳作為規(guī)模儲(chǔ)氫材料的可能性。
氫的貯存有三種方法:高壓氣態(tài)貯存,低溫液氫貯存、金屬氫化物貯存。
氫雖然有很好的可運(yùn)輸性,但不論是氣態(tài)氫還是液氫,它們?cè)谑褂眠^(guò)程中都存在著不可忽視的特殊問(wèn)題。首先,由于氫特別輕,與其他燃料相比,在運(yùn)輸和使用過(guò)程中單位能量所占的體積特別大,即使液態(tài)氫也是如此。其次,氫特別容易泄漏,以氫作燃料的汽車(chē)行駛試驗(yàn)證明,即使是真空密封的氫燃料箱,每24小時(shí)的泄漏率就達(dá)2%,而汽油一般一個(gè)月才泄漏1%,因此對(duì)貯氫容器和輸氫管道、接頭、閥門(mén)都要采取特殊的密封措施。第三,液氫的溫度極低,只要有一點(diǎn)滴掉在皮膚上就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的凍傷,因此在運(yùn)輸和使用過(guò)程中應(yīng)特別注意采取各種安全措施。
氫能所具有的清潔、無(wú)污染、效率高、重量輕和儲(chǔ)存及輸送性能好、應(yīng)用形式多等諸多優(yōu)點(diǎn),贏得了人們的青睞。利用氫能的途徑和方法很多,例如航天器燃料、氫能飛機(jī)、氫能汽車(chē)、氫能發(fā)電、氫介質(zhì)儲(chǔ)能與輸送,以及氫能空調(diào)、氫能冰箱等等,有的已經(jīng)實(shí)現(xiàn),有的正在開(kāi)發(fā),有的尚在探索中。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和氫能系統(tǒng)技術(shù)的全面進(jìn)展,氫能應(yīng)用范圍必將不斷擴(kuò)大,氫能將深入到人類活動(dòng)的各個(gè)方面,直至走進(jìn)千家萬(wàn)戶。
人華 編輯
氫氣是世界上最輕的氣體。它的密度非常小,只有空氣的1/14,即在標(biāo)準(zhǔn)狀況(1大氣壓,0℃)下。氫氣的密度為0.08gg克/升。所以用氫氣充灌的氣球,必須甩手牢牢捉住。否則,只要一撒手它就會(huì)閃閃升上天空。灌好的氧氣球,往往過(guò)一夜。第二天就飛不起來(lái)了。這是因?yàn)闅錃饽茔@過(guò)橡膠上人眼看不見(jiàn)的小細(xì)孔,溜之大吉。不僅如此,在高溫,高壓下,氫氣甚至可以穿過(guò)很厚的鋼板。