Z-2010新能源技术-3-氢能.ppt

氢能 前言 二次能源 联系一次能源和用户的中间纽带，可分为 “含能体能源” 和“过程性能源”，目前电能是当前应用最广的“过程性能源”。 中国能源一次能源需求 前言 氢能，新的含能体能源 由于目前“过程性能源”尚不能大量地直接储存，因此汽车等交通工具只能采用汽油、柴油这一类“含能体能源”。 随着常规能源危机的出现，在开发新的一次能源(如可燃冰)的同时，人们将目光也投向寻求新的“含能体能源”，氢能正是一种值得期待的新型二次能源。 已有资料表明，如车用燃料使用20% H2 + 80% CH4，尾气中COx(CO与CO2)可降低20%、NOx可降低40%。 为什么氢是永恒的能源？ 氢的资源丰富 存在形式 氢的来源丰富 制取方法 氢是最环保的能源 利用低温燃料电池，由电化学反应将氢转化为电能和水，不排放CO2和NOx；使用氢燃料内燃机，也可显著减少污染。 氢气具有可储存性 与电、热最大的不同 氢的可再生性 循环－永无止境 氢是“和平”能源 －中东战争 氢是安全能源 氢的扩散能力很大，不具毒性及放射性 氢－能量转化的载体 由于具有上述优点，而且目前电能存在着难以储存、远程输运时损耗大的缺点，故在未来能源体系中，氢能将成为各种能量形式之间转化的最优良载体。 氢能发展史－孕育期 1766年，英国的Cavendish从酸和金属的作用所得气体中发现氢，即以希腊语“水的形成者”命名。 在Vada制成第一个电池之后不久的1818年，英国利用电流分解水有目的的产生了氢气。 1820年剑桥大学的William Cecil建议将氢气用于动力机器 1839年William Grove首次提出燃料电池 1874年儒勒凡尔纳(Jules Verne)的科幻小说《神秘岛》中描写有个使用水作为燃料的小岛。这种无限的和普遍存在的能源的想法激发随后数十年的读者的思考。 氢能发展史－童年期 19世纪氢能动力汽车的创始人之一Lawaczek（德国）就说自己受到凡尔纳的科幻小说的启发。 凡尔纳的预测至今还印在国际氢能学会宣传材料的头版头条。 氢燃料的现代研究始于二十世纪20年代的德国和英国 1923年剑桥大学的Haldane提出用风力发电作为电解水的能源。此设想在半个世纪后才得以实现。 1928年德国的氢技术先驱Rudolph Jrren获得了他的第一个氢气发动机专利。 氢能发展史－成长期 氢作为“能量载体”或者”能量媒介”的想法产生于二十世纪50年代核能的发展。西班牙的著名氢能量载体提倡者－Marchetti提出原子核反应器的能量输出即可以以电能的形式传递，也可以以氢燃料的形式传递。 Marchetti指出氢气形式的能量可以比电能更稳定地储存，并且氢气的输送成本（传递单位热能）将比电力更低，此事实后被工程数据所证实。 氢能发展史－发展期 1970年，通用汽车公司的技术中心提出“氢经济”的概念，主要的思路是利用大型核电站的电力电解水制氢。 1974年，受石油危机的影响和启迪，一些学者组建了国际氢能协会(International Association for Hydrogen Energy, IAHE)。 IAHE随后创办了《国际氢能杂志》并举行了两年一次的世界氢能大会。 氢能发展史－步入工程探索阶段 二十世纪80年代，德国认真地提出HYSOLAR计划，它是德国/沙特在阿拉伯半岛的项目，计划用沙漠地带的太阳能制氢。改项目已经过实验示范了太阳发电和电解的直接结合，示范功率达到350kW。 德国还考虑利用加拿大廉价的水电就地电解水制氢，液化后用船运输液氢到欧洲。 氢能发展史－为科学家认可 近年来燃料电池技术—低温的质子交换膜燃料电池和高温的固体氧化物燃料电池—发展迅速，被广泛认为将成为未来人类社会中主要的动力来源，尤其是用于发电和交通工具方面 而燃料电池最适宜的燃料就是氢。因此，科学家们预测，氢能将与电能一起成为未来能源体系的两大支柱。 氢能发展史－获得社会广泛共识 2000年，IAHE组织新的系列会议－国际氢能论坛(Hyforum，新词，为Hy-和Forum的组合，近年来，又出现氢时代，Hytime)。 第一届国际氢能论坛于2000年在德国慕尼黑举行，第二届氢能论坛于2004年在我国北京举行。 “Hyforum”邀请政治家、科学家、企业家、投资者和工程师等共居一堂，商讨如何为人类提供赖以生存的、可持续发展的清洁能源－氢。 插曲－历史上的灾难 氢能的利用最早开始于20世纪上半叶，当时是用于充气飞艇。在第一次世界大战期间，交战双方都用氢气充装探测气球，用以窥测堆放在战场后方的活动。在1928－1937年间，充氢气的“齐柏林”号飞艇曾作过多次横渡大西洋的飞行，先后承载过13,110位乘客。在1936年，德国建造了充装氢气的