Hydrogen - the Fuel of the Future?
智能制造
據報導，說起新能源汽車大家都不陌生。其中，氫燃料以其綠色、高續航等優點，正在成為新能源汽車的主要發展方向之一，很多企業和機構，已經開始著手氫燃料的研究和開發。氫燃料電池汽車是氫能源的一個重要應用領域。氫能源以其諸多優勢，被稱為「未來能源」，隨著科技水準的不斷進步，它還將在更多領域大顯身手。
氫能源是一種清潔可再生能源，能夠與電能實現高效的相互轉換，被認為有望成為能源使用的終極形式。與此同時，氫能源還擁有比石化能源更高的能量密度、各類能源中最低的發電建設成本、利用工業尾氣製氫，或棄電水解製氫等優勢，對節能減排可起到決定性的作用。
氫能源是一種二次能源，它透過一定的方法，利用其他能源製取，不像煤、石油、天然氣可以直接開採。氫位於元素週期表之首，原子序數為1，常溫常壓下為氣態，超低溫高壓下為液態。作為一種理想的新的合能體能源，它具有以下顯著的特點：
重量最輕，標準狀態下，密度為0.0899g/L，-252.7℃ 時可成為液體，若將壓力增大到數百個大氣壓，液氫可變為金屬氫；導熱性最好，比大多數氣體的導熱系數高出 10 倍；普遍無色，據估計它構成了宇宙質量的 75％，主要以化合物的形態貯存於水中，而水是地球上最廣泛的物質。
據推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產生的總熱量，比地球上所有化石燃料放出的熱量還大 9000 倍。
據推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產生的總熱量，比地球上所有化石燃料放出的熱量還大 9000 倍。
氫的特徵，決定了氫能源擁有無可比擬的優勢。氫能源擁有理想的發熱值，除核燃料外，氫的發熱值是所有石化燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為 142351kJ/kg，是汽油發熱值的 3 倍；燃燒性能好，點燃快，與空氣混合時可燃範圍廣、燃點高、燃燒速度快；
與其他燃料相比，氫燃燒時最清潔，除生成水和少量氮化氫外，不會產生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環境有害的污染物質，少量的氮化氫經過適當處理也不會污染環境，且燃燒生成的水還可繼續制氫，反複循環使用，產物水無腐蝕性；
利用形式多，既可以透過燃燒產生熱能，在熱力發動機中產生機械功，又可以作為能源材料用於燃料電池，或轉換成固態氫用作結構材料；以氣態、液態或固態的金屬氫化物出現，能適應貯運及各種應用環境的不同要求；
可以取消遠距離高壓輸電，代以遠近距離管道輸氫，安全性相對提高，能源無效損耗減小；氫可以減輕燃料自重，可以增加運載工具有效載荷，從而降低運輸成本……
氫能源的發展利用已有長足進步。自從 1965 年美國開始研製液氫發動機以來，科學家相繼研製成功了各種類型的噴氣式和火箭式發動機。美國的航太飛機，已成功使用液氫做燃料。
利用液氫代替柴油，用於鐵路機車或一般汽車的研製也十分活躍。氫汽車靠氫燃料、氫燃料電池運行，也是溝通電力系統和氫能體系的重要手段。
世界各國正在研究如何能大量而廉價地生產氫。利用太陽能分解水，也就是在光的作用下將水分解成氫氣和氧氣，是其中一個主要研究方向。其中的關鍵在於找到一種合適的催化劑。
如今，世界上有 50 多個實驗室在進行研究，但至今尚未有重大突破。科學家預計，一旦更有效的催化劑問世，水中取「火」——製氫就成為可能。
到那時，人們只要在汽車、飛機等油箱中裝滿水，再加入光水解催化劑，在陽光照射下，水便能不斷地分解出氫，成為發動機的能源。
20 世紀 70 年代，科學家用半導體材料鈦酸鍶作光電極，金屬鉑作暗電極，將它們連在一起，然後放入水裡，透過陽光的照射，就在鉑電極上釋放出氫氣，而在鈦酸鍶電極上釋放出氧氣。這就是我們通常所說的，光電解水製取氫氣法。
科學家們還發現，一些微生物也能在陽光作用下制取氫。科學家利用在光合作用下可以釋放氫的微生物，透過氫化酶誘發電子，把水裡的氫離子結合起來，生成氫氣。
蘇聯的科學家們已在湖沼裡，發現了這樣的微生物，他們把這種微生物放在適合它生存的特殊器皿裡，然後將微生物產生出來的氫氣，收集在氫氣瓶裡。
這種微生物含有大量的蛋白質，除了能放出氫氣外，還可以用於製藥和生產維生素，以及用它作畜牧和家禽的飼料。科學家正在設法培養能高效產氫的這類微生物，以適應開發利用新能源的需要。
如今，世界上許多國家，已經廣泛開展了氫能源研究，並取得了氫燃料電池發動機的關鍵技術突破。
沒有留言:
張貼留言