氫能,因其出色的特點(diǎn),被譽(yù)為“21世紀(jì)的終極能源”。然而,氫能的生產(chǎn)和利用,離不開(kāi)新能源材料的技術(shù)發(fā)展。2023年12月30日,中科館大講堂邀請(qǐng)到北京化工大學(xué)教授向中華老師,帶我們一同走進(jìn)新能源材料的神奇的界。
氫能為什么備受青睞?
氫能具有這樣幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
1.熱值高:氫能的熱值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中名列前茅,是汽油熱值的3倍。
2.可儲(chǔ)存性:相較于難以?xún)?chǔ)存、遠(yuǎn)程運(yùn)輸損耗大的電能,氫能更易儲(chǔ)存、輸送成本比電力更低。
3.安全環(huán)保:氫的燃燒產(chǎn)物是水,不但可以循環(huán)使用,還不會(huì)污染環(huán)境。
4.來(lái)源廣泛:氫構(gòu)成了宇宙75%的質(zhì)量,主要以化合物的形態(tài)貯存于水中。氫可通過(guò)煤、天然氣、生物質(zhì)、太陽(yáng)能等自然能源轉(zhuǎn)化得到,也可通過(guò)光伏、水電、風(fēng)電、核電等電能與水的電離反應(yīng)獲得。
5.應(yīng)用廣泛:氫是一種重要的工業(yè)原料,也是火箭等先進(jìn)內(nèi)燃引擎的燃料。同時(shí),氫還可加入天然氣中輔助燃燒,也可作為燃料電池系統(tǒng)的燃料,廣泛應(yīng)用于氫燃料發(fā)電系統(tǒng)或動(dòng)力系統(tǒng),提供清潔環(huán)保的電力和動(dòng)力。
綠氫如何產(chǎn)生并作為能源使用?這些過(guò)程要用到哪些關(guān)鍵材料?
綠氫是指利用可再生能源電解水得到的氫氣。在綠氫的生產(chǎn)過(guò)程中,首先通過(guò)太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生資源得到電能,再將這些電能存儲(chǔ),然后用來(lái)電解水,從而產(chǎn)生氫氣。
那么,這些氫氣又是如何作為一種能源使用的呢?通過(guò)氫燃料電池,氫氣蘊(yùn)含的巨大化學(xué)能可以通過(guò)電化學(xué)途徑直接轉(zhuǎn)化為電能,這些電能便可以投入使用了。
在電解水生產(chǎn)氫氣的過(guò)程中,陰極析氫(HER)和陽(yáng)極析氧(OER)是兩個(gè)重要的反應(yīng);在氫燃料電池使用氫氣轉(zhuǎn)化電能的過(guò)程中,陰極氧還原(ORR)和陽(yáng)極氫氧化(HOR)是兩個(gè)重要的反應(yīng)。這些反應(yīng)的進(jìn)行離不開(kāi)電催化材料,然而,這些電催化材料通常是價(jià)格昂貴、資源稀缺的貴金屬。因此,開(kāi)發(fā)新型高效的電催化材料成了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)。
(責(zé)任編輯 / 代竹蕊? ? 美術(shù)編輯 / 韋英章)
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