鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2018年09月09日
氫能的開發利用介紹
氫能利用方面很多,有的已經實現,有的人們正在努力追求。為了達到清潔新能源的目標,氫的利用將充滿人類生活的諸多方面:
一、依靠氫能可上天
1928年,德國齊柏林公司利用氫的巨大浮力,制造了世界上第一艘“LZ—127齊柏林”號飛艇,首次把人們從德國運送到南美洲,實現了空中飛渡大西洋的航程。大約經過了十年的運行,航程16萬多公里,使1.3萬人領受了上天的滋味,這是氫氣的奇跡。
20世紀50年代,美國利用液氫作超音速和亞音速飛機的燃料,使B57雙引擎輟炸機改裝了氫發動機,實現了氫能飛機上天。特別是1957前蘇聯宇航員加加林乘坐人造地球衛星遨游太空和1963年美國的宇宙飛船上天,緊接著1968年阿波羅號飛船實現了人類首次登上月球的創舉。這一切都依靠著氫燃料的功勞。面向科學的21世紀,先進的高速遠程氫能飛機和宇航飛船,商業運營的日子已為時不遠。過去帝王的夢想將被現代的人們實現。
二、利用氫能可開車
以氫氣代替汽油作汽車發動機的燃料,已經過日本、美國、德國等許多汽世公司的試驗,技術是可行的,目前主要是廉價氫的來源問題。氫是一種高效燃料,每公斤氫燃燒所產生的能量為33.6千瓦小時,幾乎等于汽車燃燒的2.8倍。氫氣燃燒不僅熱值高,而且火焰傳播速度快,點火能量低(容易點著),所以氫能汽車比汽油汽車總的燃料利用效率可高20%。當然,氫的燃燒主要生成物是水,只有極少的氮氧化物,絕對沒有汽油燃燒時產生的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染環境的有害成分。氫能汽車是最清潔的理想交通工具。
氫能汽車的供氫問題,目前將以金屬氫化物為貯氫材料,釋放氫氣所需的熱可由發動機冷卻水和尾氣余熱提供。現在有兩種氫能汽車,一種是全燒氫汽車,另一種為氫氣與汽油混燒的摻氫汽車。摻氫汽車的發動機只要稍加改變或不改變,即可提高燃料利用率和減輕尾氣污染。使用摻氫5%左右的汽車,平均熱效率可提高15%,節約汽油30%左右。因此,近期多使用摻氫汽車,待氫氣可以大量供應后,再推廣全燃氫汽車。德國奔馳汽車公司已陸續推出各種燃氫汽車,其中有面包車、公共汽車、郵政車和小轎車。以燃氫面包車為例,使用200公斤鈦鐵合金氫化物為燃料箱,代替65升汽油箱,可連續行車130多公里。德國奔馳公司制造的摻氫汽車,可在高速公路上行駛,車上使用的儲氫箱也是鈦鐵合金氫化物。
摻氫汽車的特點是汽油和氫氣的混合燃料可以在稀薄的貧油區工作,能改善整個發動機的燃燒狀況。在中國許當城市交通擁擠,汽車發動機多處于部分負荷下運行、采用摻氫汽車尤為有利。特別是有些工業余氫(如合成氨生產)未能回收利用,若作為摻氫燃料,其經濟效益和環境效益都是可取的。
三、燃燒氫氣能發電
大型電站,無論是水電、火電或核電,都是把發出的電送往電網,由電網輸送給用戶。但是各種用電戶的負荷不同,電網有時是高峰,有時是低谷。為了調節峰荷、電網中常需要啟動快和比較靈活的發電站,氫能發電就最適合搶演這個角色。利用氫氣和氧氣燃燒,組成氫氧發電機組。這種機組是火箭型內燃發動機配以發電機,它不需要復雜的蒸汽鍋爐系統,因此結構簡單,維修方便,啟動迅速,要開即開,欲停即停。在電網低負荷時,還可吸收多余的電來進行電解水,生產氫和氧,以備高峰時發電用。這種調節作用對于用網運行是有利的。另外,氫和氧還可直接改變常規火力發電機組的運行狀況,提高電站的發電能力。例如氫氧燃燒組成磁流體發電,利用液氫冷卻發電裝置,進而提高機組功率等。
更新的氫能發電方式是氫燃料電池。這是利用氫和氧(成空氣)直接經過電化學反應而產生電能的裝置。換言之,也是水電解槽產生氫和氧的逆反應。70年代以來,日美等國加緊研究各種燃料電池,現已進入商業性開發,日本已建立萬千瓦級燃料電池發電站,美國有30多家廠商在開發燃料電池.德、英、法、荷、丹、意和奧地利等國也有20多家公司投入了燃料電池的研究,這種新型的發電方式已引起世界的關注。
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