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氫能

放大字體  縮小字體 發布日期:2006-09-16

當化石燃料逐漸耗盡,溫室效應和酸雨越來越嚴重時,人們需要尋找理想的能源。這理想的能源就是氫能。氫燃料是二次能源。氫作為能源,它的熱值雖然不高,但它的摩爾質量小,所以按單位質量計,熱值達120.8MJ/kg,幾乎是汽油的三倍。氫在宇宙中儲量豐富。氫對人類生存的環境不會造成污染。從廣義上講,氫能還包括氫的同位素氘、氚的聚變反應釋放的能量(這將在核能中另作介紹)。通常講的氫能,只是指氫氣燃燒放出的化學能。它的基本化學過程是氫跟氧反應生成水,并釋放出熱量;或者是氫和氧通過化學反應直接轉變成電能(燃料電池);或者是作為熱和機械能的中間載體而實現能量轉換。生產氫氣的方法有:(1)來自化石燃料及其衍生物到1983年為止,世界上生產的氫氣,有80%以上來自石油;也能從水煤氣中分離得到,或分餾焦爐氣獲取。如果石油價格上升得太高,可能轉移到以煤為原料以適應短期的需要。(2)電解水,將直流電通過水溶液(加入鹽或堿以增大水的導電性)發生電解,但總的效率通常在30%以下。因為電源本身來自一次能源或再生能源,因此是生產氫氣的昂貴方法。(3)熱化學循環把水直接分解為它的成分元素,約需2500℃,這個過程消耗的能量比獲得的氫氣所產生的能量要多得多。金屬跟水蒸氣反應,產生氫氣和一種金屬氧化物,這種方法也還沒有達到應用的程度。(4)生物的光解作用尚處于探索階段。(5)化學的光解作用對光解化合物,如錳、鈦、釕的配合物已作了很多的研究。此外,在鋼鐵和某些化工生產中,氫氣作為副產品得到。有機物分解、硫化氫分解等等,也能得到氫氣。

氫氣作為能源使用,主要是利用它燃燒時釋放的熱量,它適用于目前消耗化石燃料的工藝,且設備也不必作很大的變動。氫氣也可以作飛機、汽車的燃料。前蘇聯1988年的一架圖-154噴氣式客機,采用液氫及天然氣組成的混合燃料,成功地進行了一次試飛,雖飛行僅21分鐘,但畢竟是第一架使用氫燃料的飛機。氫引擎汽車是20世紀70年代開始研制的,日本一直處于領先地位。這類汽車,功率比燒汽油的汽車高兩倍,且排出的廢氣中氮氧化物含量很低,不會污染環境。目前氫作為常規能源,主要是要解決它的儲存問題。

 
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