北京交通大学教学课件—能源科学导论 第四章 新能源-3.pptVIP

Hydrogen-Absorbing Alloy Technology Matsushita has begun developing home cogenerating systems using polymer electrolyte type fuel cells, which convert chemical energy into electricity generated by the reaction between oxygen and hydrogen. Polymer electrolyte type fuel cells operate efficiently at temperatures less than 100°C, making them suitable for household use. Heat energy is generated with electricity generation by the fuel cells, and minimum loss occurs during electricity transmission. We are also progressing with research on fuel cells for automobiles. Hydrogen-Absorbing Alloy Technology Matsushita is conducting research on heat pump systems made from a special alloy. The alloy recovers heat energy radiated by desorbing hydrogen at approximately 160 and the energy is transferred at room temperatures to a location where energy is required. Another chemical reaction between the hydrogen and alloy generates enough energy to heat water to approximately 45°C or cool it to 7°C. 上述工作原理可知，燃料电池产生的是直流电，而且单电池电压很低，因此必须由许多燃料电池串联后才能成为实用的发电装置，如果用燃料电池组向交流电网供电，则还需要进行交直流转换。 2.氢燃料电池优点 无污染，只有水排放。用它装成的电动车，称为“零排放车”、“绿车”； 无噪声，无传动部件，特别适于潜艇中使用； 起动快，8秒钟即可达全负荷； 可以模块式组装，即可任意堆积成大功率电站； 热效率高，它是目前各类发电设备中效率最高的一种； 体积小，重量轻； 成本低，将来有可能降至每千瓦150～300美元。 5）氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 6）氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。 7）氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。 8）氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。 2.氢能的优点 燃烧热值高：每千克氢燃烧后能放出142.35千焦的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。 清洁无污染：燃烧的产物是水，对环境无任何污染。 资源丰富：氢气可以由水分解制取，而水是地球上最为丰富的资源。 适用范围广：贮氢燃料电池既可用于汽车、飞机、宇宙飞船，又可用于其他场合供能。 3.氢能实用化所需要解决的技术难题 大量地且低成本地制造氢的技术开发 安全地储藏、运送氢的技术开发。 高效率地转换氢能的技术开发。 将氢能用于社会各行各业的技术开发。 二、氢的制取 氢能是一种二次能源，在人类生存的地球上，虽然氢是最丰富的元素，但自然氢的存在极少。 最丰富的含氢物质是水（H2O），其次就是各种矿物燃料（煤、石油、天然气）及 各种生物质等。因此要开发利用这种理想的清洁能源，必需首先开发氢源，即研究开发各种制氢的方法。 长远看以水为原料制取氢气是最有前途的方法，原料取之不尽，而且氢燃烧放出能量后又生成产物水，不造 成环境污染。 各种矿物燃料制氢是目前制氢的最主要方法，但其储量有限，且制氢过程会对环境造成污染。 其它各类含氢物质转化制氢的方法目前尚处次要地位，有的正在研究开发，但随着氢能应用范