李羿

【摘 要】隨著環(huán)境污染的不斷加重，不可再生能源也面臨枯竭，開(kāi)發(fā)新能源就成為世界各國(guó)發(fā)展所面臨的首要問(wèn)題。氫能源作為一種可再生的環(huán)保型能源，得到了世界范圍內(nèi)各個(gè)能源開(kāi)發(fā)部門的重視，并展開(kāi)了各種各樣的研究，致力于將氫能源逐漸代替石油等不可再生能源在社會(huì)發(fā)展中的地位?；诖?，本文探討了氫能源開(kāi)發(fā)和利用現(xiàn)狀，并簡(jiǎn)要介紹了氫能源的優(yōu)點(diǎn)及儲(chǔ)存于運(yùn)輸。

【關(guān)鍵詞】氫能源；發(fā)展；利用

氫能源在應(yīng)用之初主要是應(yīng)用在氫氧燃料電池中，我們現(xiàn)在要做的是要將氫能源廣發(fā)的應(yīng)用到人們的日常生活中去，不斷增加氫能源的產(chǎn)量，到最后甚至于完全的代替不可再生能源在人們生活中的地位。氫能源相對(duì)石油等能源來(lái)講，獲取方法更多，而且在燃燒后產(chǎn)物主要是水，是目前最純凈的燃料，因此在未來(lái)氫能源必將成為最主要的能源之一。

一、氫能源的應(yīng)用領(lǐng)域

（一）傳統(tǒng)石油化工的原材料

就目前數(shù)據(jù)來(lái)看，我國(guó)的氫氣產(chǎn)量約在2000萬(wàn)噸左右，在生產(chǎn)的這些氫氣中，大約會(huì)有50%用于石油和煤化工領(lǐng)域的生產(chǎn)，45%用于氨的合成，在這些生產(chǎn)過(guò)程氫氣都作為原材料直接參與反應(yīng)。

（二）氫能源可實(shí)現(xiàn)再生能源補(bǔ)充發(fā)電

近年來(lái)，我國(guó)的氫能源開(kāi)發(fā)已經(jīng)有了較好的發(fā)展，已經(jīng)開(kāi)始發(fā)展利用風(fēng)能發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源來(lái)進(jìn)行點(diǎn)解制氫，搭建天然氣輸送管道，用于輸送生產(chǎn)的氫氣或者氫氣制甲烷，這種模式我們叫做電轉(zhuǎn)氣模式。在我國(guó)的個(gè)別主要大型城市中，已經(jīng)具備了發(fā)展電轉(zhuǎn)氣的最基礎(chǔ)設(shè)施，期待電轉(zhuǎn)氣模式可以在未來(lái)得到好的發(fā)展。

（三）以氫氧電池為核心建立分布式能源網(wǎng)絡(luò)

據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，氫燃料電池具有很高的能源轉(zhuǎn)化率，建立以氫燃料電池為核心的分布式能源網(wǎng)絡(luò)可以很高的提高資源利用率，在這點(diǎn)上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)的能源網(wǎng)絡(luò)。以氫燃料電視為核心建立能源網(wǎng)絡(luò)，能夠更好的做到區(qū)域或城市電力、熱能、冷能等的聯(lián)合供應(yīng)。

（四）氫燃料電池汽車

近年來(lái)，我國(guó)的氫燃料電池的研究已經(jīng)取得了初步效果，再加上氫本身存在的各種優(yōu)勢(shì)，很有可能在未來(lái)代替燃油汽車在市場(chǎng)中的地位。我國(guó)的各個(gè)大型汽車廠商不在不斷加快氫燃料汽車的研究，為未來(lái)氫燃料汽車的推廣打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、氫能源的優(yōu)點(diǎn)

（一）氫的廣泛性

眾所周知，地球有70%以上的陸地都被水所覆蓋，可見(jiàn)地球水儲(chǔ)量之大，而另外不到30%的陸地也不完全是陸地。如果水中氫氣的提取技術(shù)能過(guò)得到好的發(fā)展，氫大的價(jià)值會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)化石燃料。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，宇宙中物質(zhì)的75%都是由氫元素組成。

（二）熱值高

氫燃料是已知燃料中熱值僅僅低于核燃料的的燃料。一般情況下是，相對(duì)于傳統(tǒng)的化學(xué)染料、乙醇燃料、煤炭等，其熱值要高出3-4.5倍。

（三）儲(chǔ)存方便

在特定的氣壓條件下，氫氣可以以氣態(tài)或者液態(tài)的形式存在，甚至可以是固態(tài)的金屬氫化物，這使得氫可以根據(jù)我們的實(shí)際需要隨意改變氫的儲(chǔ)存形態(tài)，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

（四）氫氣無(wú)毒

氫氣燃燒后的產(chǎn)物主要是水，以及少量的一氧化碳、二氧化碳及極少的粉塵顆粒只需要及經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理就不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，是公認(rèn)的最清潔能源，所以氫氣也是沒(méi)有毒性。氫氣燃燒后產(chǎn)生的水依舊可以作為生產(chǎn)氫氣的原料，因此氫氣還是一種可循環(huán)利用的能源。

三、氫能源的儲(chǔ)存與輸送

（一）高壓氣態(tài)儲(chǔ)存

目前，高壓氣態(tài)儲(chǔ)存法主要是講純凈的氫氣壓縮進(jìn)15MPa的高壓鋼瓶中，但是儲(chǔ)氫重量只有1.2%，這就在一定程度上限制了高壓儲(chǔ)氣罐在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，尤其是在大型的交通工具上。隨后，浙江大學(xué)對(duì)于高壓氣態(tài)儲(chǔ)存有了進(jìn)一步的研究，以輕質(zhì)鋁為材料，建立了纖維全纏繞高壓儲(chǔ)氣瓶結(jié)構(gòu)，使得氫密度質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5.78%。

（二）低溫液態(tài)儲(chǔ)存

氫的物理性質(zhì)，在氣溫達(dá)到-253度及以下時(shí)，氫氣就會(huì)以液態(tài)的形式存在，這樣就可以將液態(tài)氫儲(chǔ)存在絕熱容器中存放或者運(yùn)輸，但是相對(duì)而言，這種儲(chǔ)存方法雖然更加安全、方便，但是儲(chǔ)存成本卻大大增加了。因此，我國(guó)正在努力研發(fā)在常溫常壓條件下的儲(chǔ)存技術(shù)，比如，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)研究出的不飽和方向化合物催化加氫的方法，初步實(shí)現(xiàn)了常溫常壓條件下的液態(tài)運(yùn)輸。

（三）金屬氫化物存儲(chǔ)

金屬氫化物是一種由多種元素組成的合金，當(dāng)外界有熱量時(shí)，金屬氫化物就會(huì)釋放氫氣，但是這種方式存在較多缺點(diǎn)，比如無(wú)法大量?jī)?chǔ)存氫氣、成本高、釋放氫氣的溫度要求較高等。目前已知的儲(chǔ)氫合金有稀土鑭鎳系、鐵鈦系、鎂系、釩、鈮、鋯等。其中鐵鈦系應(yīng)用最為廣泛，其成本低，儲(chǔ)量相對(duì)較大，而其他合金都有較為苛刻的條件，比如鎂系雖然儲(chǔ)量最大，但是其釋放氫氣的溫度要達(dá)到287度，這就無(wú)形中增加了存儲(chǔ)成本，無(wú)法使其得到廣發(fā)使用。

四、氫能源的發(fā)展現(xiàn)狀

無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，無(wú)論是環(huán)境污染，還是不可再生資源逐漸枯竭，都要求我們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)一種儲(chǔ)存量大，污染還少的資源，去代替不可再生資源，因此對(duì)于清潔能源和可再生能源的開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為世界各國(guó)發(fā)展的共同問(wèn)題。而氫能源作為一種可再生的清潔能源，很快便得到了各國(guó)能源開(kāi)發(fā)部門的重視，不斷進(jìn)行氫能源的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)确矫娴难芯?。在未?lái)，氫能源必將給國(guó)際能源框架帶來(lái)巨大的改變。

為了降低城市污染，不斷加快氫燃料汽車的研究使其在將來(lái)成為城市主要的交通工具之一，是降低城市污染的重要手段之一，因此，無(wú)論是我國(guó)還是世界各國(guó)，都在不斷加大氫能源研究的資金投入，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)的氫能源研究資金依舊不足。在本世紀(jì)初期，美國(guó)以17億美金的投入，建立了美國(guó)第一座氫氣站。對(duì)于我國(guó)國(guó)情，人多地廣，資源短缺，因此更加應(yīng)該加快氫能源的研究速度，不僅可以緩解資源緊張，還能降低我國(guó)運(yùn)輸業(yè)產(chǎn)生的重大污染，對(duì)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有現(xiàn)實(shí)意義。

五、總結(jié)

綜上所述，氫能源是一種清潔型可再生能源，其燃燒后的產(chǎn)物主要是水，還有少量的CO、CO2、氮?dú)饣衔锏葰怏w，主要經(jīng)過(guò)處理就可以降低污染甚至是無(wú)污染。因此，可以看出氫能必將是未來(lái)最理想的能源之一。為了不斷拉近和發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，我國(guó)不斷研究氫能源的制氫技術(shù)、儲(chǔ)氫技術(shù)、儲(chǔ)氫裝備以及加氫裝備的研究，計(jì)劃在2020年，氫能源的研究取得重大突破，提高我國(guó)的綜合國(guó)力。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 曹湘紅.氫能開(kāi)發(fā)與利用中的關(guān)鍵問(wèn)題[J].石油煉制與化工，2017，（9）：1-6.

[2] 蔡立柱.王靖雯.李涵.淺談氫能源技術(shù)又是及發(fā)展[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，（2）：175-175.

[3] 楊潔.氫能源開(kāi)發(fā)與利用發(fā)展現(xiàn)狀淺析[J].深冷技術(shù)，2017，（6）：59-61.