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化学在解决能源危机中的重要作用

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化学在解决能源危机中的重要作用

摘要：当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属

不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源氢

能是高效清洁环保型能源,在我国发展氢能源具有重要的战略意义。而且我国氢的来源极为

丰富，技术水平也有了一定的基础，水电解制氢、生物质气化制氢等制氢方法，现已形成规

模。

关键词:氢能；新能源；必然性；氢能源的优劣势

一、氢能源

（一）氢能源简介

氢能是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、

石油和天然气等可以直接从地下开采、几乎完全依靠化石燃料。随着石化燃料耗

量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻

找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能

源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。氢位于元

素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。作为一

种理想的新的合能体能源，它具有以下特点：

l、重量最轻的元素。标准状态下，密度为0.8999g/l，－252.7℃时，可成为液

体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金属氢。

2、导热性最好的气体，比大多数气体的导热系数高出10倍。

3、自然界存在最普遍的元素。据估计它构成了宇宙质量的75％，除空气中

含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。

据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃

料放出的热量还大9000倍。

4、除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，

为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。

5、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、无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁滁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，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水还可继续制

氢，反复循环使用。产物水无腐蚀性，对设备无损。

7、利用形式多。既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，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、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。

9、氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有效载荷，这样可以降低运输成

本从全程效益考虑社会总效益优于其他能源。

由以上特点可以看出氢是一种理想的新的能源。目前液氢已广泛用作航天动

力的燃料，但是在实际的应用中氢的存储与运输，以及利用太阳能分解水制取氢，

一直是制约氢能发展的问题。

（二）氢的应用及展望

早在第二次世界大战期间，氢即用作A-2火箭发动机的液体推进剂。196O年

液氢首次用作航天动力燃料。1970年美国发射的阿波罗登月飞船使用的起飞火

箭也是用液氢作燃料。现在氢已是火箭领域的常用燃料了。对现代航天飞机而言，

减轻燃料自重，增加有效载荷变得更为重要。氢的能量密度很高，是普通汽油的3

倍，这意味着燃料的自重可减轻2／3，这对航天飞机无疑是极为有利的。今天的

航天飞机以氢作为发动机的推进剂，以纯氧作为氧化剂，液氢就装在外部推进剂

桶内，构成燃料电池。每次发射需用H21450m3，重约100t。反应方程式如下：(以

氢氧化钠为电解质)

负极：2H2-2e-+2OH-＝2H2O

正极：O2+4e-+2H2O＝4OH-

应方程式：2H2＋O2＝2H2O

氢不但是一种优质燃料，还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和

物料。

二、我国发展氢能源的必要性

石油、煤炭、天然气燃烧产物是二氧化碳，是温室气体，造成地球温度逐年

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