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氢能利用及技术发展方向综述

一、氢能源的前景

目前世界各国都在因地制宜的发展核能、太阳能、地热能、

风能、生物能、海洋能和氢能等新型能源,其中氢能以资源丰富、

热值高、无污染等优点被认为是未来最有希望的能源之一。

美、欧、日等发达国家都从国家可持续发展和安全战略的高

度,制定了长期的氢能源发展战略。美国的氢能发展路线图从时

间上分为4个阶段：①技术、政策和市场开发阶段；②向市场过

渡阶段；③市场和基础设施扩张阶段；④走进氢经济时代。从2000

年至2040年,每10年实现一个阶段。而欧盟划分为三个阶段,即短

期,从2000年到2010年；中期,从2010年到2020年；中远期,从2020

年到2050年。第一阶段将开发小于500kW的固定式高温燃料电池

系统MCFCPSOFC；开发小于300kW的固定式低温燃料电池系统

PEM。第二阶段是新的氢燃料家用车比例要达到5%,其他氢燃料

交通工具比例达到2%。所有车的平均二氧化碳排放量减少

2.8g/km,二氧化碳年排放量减少1500万t。第三阶段是新的氢燃

料家用车比例要达到35%,其他氢燃料交通工具比例达到32%。所

有车的平均二氧化碳排放量减少44.8g/km,二氧化碳年排放量减

少2.4亿t。

中国对氢能的研究与发展可以追溯到上世纪60年代初,中国

科学家为发展国家的航天事业,对作为火箭燃料的液氢的生产、

H/0燃料电池的研制与开发进行了大量有效的工作。上世纪7O

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年代,将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发。2003年11

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月中国加入了月中国加入了氢能经济国际合作伙伴氢能经济国际合作伙伴成为其首批成员国之

一。在中国公布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要

2006-2020年》和《国家》和《国家十一五十一五科学技术发展规划》中都列

入了发展氢能和燃料电池的相关内容。目前中国已在氢能相关技

术的研发领域取得了多方面的进展。在国家科技部和各部委基金

项目的支持下,中国已初步形成了一支由高等院校、中科院、能

源公司、燃料电池公司、汽车制造企业等为主的从事氢能与燃料

电池研究开发及利用的专业队伍,研发领域涉及氢经济相关技术

的基础研究、技术开发和示范试验等方面。特别是国家的基础研究、技术开发和示范试验等方面。特别是国家项

目目氢能规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究氢能规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究和和利用太

阳能规模制氢的基础研究阳能规模制氢的基础研究参与单位众多,影响较大。

二、氢能技术

氢能,是指氢与氧反应放出的能量。作为能源,氢能有以下主

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要特点：氢的放热效率高,燃烧1g氢可以放出14×10J的热量,约

为燃烧1g汽油放热的3倍。氢气在燃烧过程中,除释放出巨大的能

量外,产生的废物只有水,不会造成环境污染,因而又被称因而又被称为为清

洁洁燃料燃料。

氢能的利用方式主要有三种：①直接燃烧；②通过燃料电池

转化为电能；③核聚变。其中最安全高效的使用方式是通过燃料

电池将氢能转化为电能。

氢燃料电池与普通电池的区别,主要在于干电池、蓄电池是

一种储能装置,能把电能贮存起来,需要时再释放出来；而氢燃料

电池严格地说是一种发电装置,像发电厂一样,是把化学能直接

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转化为电能的电化学发电装置。

氢能的开发利用要解决氢气的制取、储存等关键性问题。

〔一氢的制取技术

1、电解水制氢技术

电解水制氢是目前最为广泛使用的将可再生资源转换为氢

的技术。制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程,工艺过程比较

简单,也不会产生污染,但分解水的能量需由外界提供,且消耗量

大。

2、矿物燃料制氢技术

以煤、石油及天然气为原料是目前制取氢最主要的方法,