在两个月前的冬奥会开幕式上,以微火形态呈现的火炬成为许多人脑海中经典瞬间,而这一瞬间的幕后推手,正是氢燃料p>
同样,冬奥会上的接力火炬使用的也是氢燃料,实现了冬奥会历史上火炬燃烧零碳排放。
据北京冬奥组委会公布的数据,1000多氢燃料汽车和配备的30多个加氢站进行了示范运营,落实贯彻绿色办奥理念。
燃烧过程不排放二氧化碳,氢燃料是如何做到的?这么的能源,又为什么现在才使用?关于氢能的问题有很多,让我们一起一探究竟吧。
氢的概念:未来可期的二次能源氢,化学元素符号为H元素周期表中位于第一位,是最轻的元素,也是宇宙中含量最多的元素,大约占据宇宙质量的75%。
在地球上,自然条件形成的单质罕见,因此,氢能作为一种二次能源,与煤、石油、天然气等传统的化石能源不同,难以直接从自然界获取。
既然如此,氢能为何为了燃料呢?这是因为氢的热值很高(120.0MJ/kg),是同质量焦炭、汽油等化石燃料热值的2–4倍,也就是说燃烧相同质量的燃料时,产生的热量是焦炭、汽油等化石燃料的2–4倍;同时氢能具有能量密度高、存储形式多样的特点,可以调配太阳能、风能等作为能源载体p>
最重要的一点是,氢气仅仅含有氢元素,因此燃烧的产物中只有水,而传统的化石燃料因为含有碳元素,所以燃烧时会产生大量的氧化碳。
因此氢气作为燃料可以彻底实现零碳排放,在绿色环保方面意义重大,被视为21世纪最具发展潜力的绿色二次能源。
国际氢能委员会预测,到2050年,氢能将承担全球18%的能源终端需求,创造超过2.5万亿美元的市场价值。
以上种种,足以见得能的重要性。
尽管氢能作为燃料有着如此丰富的优势,但关于它的开发和利用,却又充满着诸多挑战。
氢能的开发和利,可以分为制取、储运和终端使用三个环节。
需要每个环节同时进步,战胜各自的技术壁垒,才能实现氢气的最终利用。
氢的制取蓝绿是指颜色吗?
虽然氢能是绿色能源,但氢的制取过程却并非完全零碳排。
氢能按照其制取方式,可分为灰氢、蓝氢氢三种。
灰氢,是通过化石燃料(石油、天然气、煤炭)燃烧产生的氢气,在生产过程中会有二氧化碳的排放。
灰氢的生成本较低,制氢技术也较为简单,目前,市面上绝大多数氢气是灰氢,约占当今全球氢气产量的95%左右。
蓝氢,是天然气制氢,在生温室气体的同时,会使用碳捕捉、利用与封存(CCUS)等技术,对温室气体进行捕获,从而实现低碳排放生产。
绿氢,是通过再生能源(阳能、风能、核能等)制造的氢气,比如通过可再生能源发电进行电解水制氢。
在这一过程中,完全没有碳排放,也是制氢的终极目标,由于目前技术限制,制绿氢成本较高,距离大规模应用仍需时间。
氢的储运:这是个技术活儿
氢气易燃、易爆,在空气中体积浓度在4.0%~75.6%之间时,遇火源就会爆炸。
同时,氢气本身活跃性较高,容易和钢材发生氢脆现象,导致储运装置材学性能下降、塑性下降,出现开裂或损伤的情况。
氢能的运输通常根据储氢状态的不同和运输量的不同有所调整,主要有气氢、液固氢输送3种方式。
那么,在确保安全的前提下,提高储氢容量、降低成本、提高易取用性就是储运技术的重点。
储氢技术可分为物理储氢、化学储氢两大类。
(1)物理储氢
物理储氢主要有高压气态储氢、低温液态储氢、物理吸附储氢以及下储氢等方式。
高压气态储氢是将氢气压缩储存在高压瓶当中。
这种方式可在常温操作,充放氢速度快,技术相对成熟。
温液态储氢是将氢气在低温高压条件下液化后储存在容器中,具有储存容器体积小的优点。
但这一方法需要容器保持低温绝热真空,对于技也是个不小的挑战。
吸附储氢是通过分子间作用力,以物理吸附将氢气储存在大比表面的材料中。
地下储氢与传统气瓶储氢比是在地下盐层中挖出一个容器来储氢,与风光储一体化项目结合,可以充分利用地下空间,有效储存氢气。
(2)化学储氢
化氢通过
氢能的优点如下:
1、燃烧性能好:点火快,与空气混合时可燃范围广,燃点高,燃烧速度快。
2、它是储量丰富的新能源的一部分,不依赖化石燃料。
3、高热值:除核燃料外,氢在所有化石燃料、化学燃料和生物燃料中的热值最高。
4、低能耗:长距离高压输送可以中断,氢输送可以用长距离和短距离管道代替。安全性相对提高,低效能量损失减少。
5、无毒、无有害物质。
6、各种形式:气体、液体或固体金属氢化物,可满足不同的储存、运输和不同的应用环境要求。
7、利用率高:氢气消除了内燃机噪声源和能源污染隐患,利用率高。
8、运输方便:氢气可降低燃料自重,增加车辆有效载荷,降低运输成本。考虑到一般的社会效益,氢气优于其他能源。
9、减少温室效应:氢可以取代化石燃料,从而将温室效应降至最低。
拓展资料:
氢能,氢和氧进行化学反应释放出的化学能,是一种二次清洁能源,被誉为“21世纪终极能源”,也是在碳达峰、碳中和的大背景下,加速开发利用的一种清洁能源。
氢在地球上主要以化合态的形式出现,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,是二次能源。氢能在21世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源,氢的制取、储存、运输、应用技术也将成为21世纪备受关注的焦点。
氢具有燃烧热值高的特点,是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。资源丰富,可持续发展。
氢能简介:
二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。二次能源又可分为“过程性能源”和“含能体能源”。当今电能就是应用最广的“过程性能源”;柴油、汽油则是应用最广的“含能体能源”。
由于“过程性能源”很难大量地直接贮存,因此汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通运输工具就无法大量使用从发电厂输出来的电能,只能大量使用像柴油、汽油和天然气这一类“含能体能源”。
但是随着电动汽车、混合动力车的发展,过程性能源也可以部分替代“含能体能源”。随着,人们将目光也投向寻求新的“含能体能源”。
作为二次能源的电能,可从各种一次能源中生产出来,例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。
氢能源特点:重量最轻、导热性最好、储量丰富、回收利用、理想的发热值、燃烧性能好、环保、利用形式多、多种形态、耗损少。
氢能概述
氢能作为一种清洁能源备受关注。氢气是一种高效的能源媒介,可以通过电解水或其他化学反应产生,同时在燃烧时只产生水和热。氢能的应用包括燃料电池、氢气发动机和氢气燃料等。
氢能发展现状
目前,氢能技术仍处于发展初期。全球范围内,许多国家都在推动氢能技术的研究和应用。日本、韩国和欧洲联盟等地区已经开始实施氢能计划,建设氢能基础设施。同时,中国也在积极推进氢能技术的研究和应用,加快氢能产业的发展。
氢能应用领域
氢能的应用领域包括交通运输、能源储存和供应、工业生产等。在交通运输领域,氢气燃料电池车辆已经开始商业化应用。在能源储存和供应领域,氢气可以作为一种高效的能源媒介,用于储存和输送能源。在工业生产领域,氢气可以作为一种清洁的燃料,用于代替传统的石油和煤炭。
氢能发展前景
氢能作为一种清洁能源,具有广阔的发展前景。随着氢能技术的不断发展和成熟,氢能将在未来的能源领域扮演越来越重要的角色。同时,氢能的应用也将进一步扩大,涉及到更多的领域和行业。
新能源的定义和意义
新能源是指相对于传统能源(如煤炭、石油、天然气等)而言,具有更高效、更清洁、更可持续发展的能源形式。随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益凸显,新能源的开发和利用变得愈发重要。新能源的推广可以减少对有限资源的依赖,降低碳排放,改善环境质量,推动经济可持续发展。
太阳能的应用与优势
太阳能是一种重要的新能源形式,通过光能转化为电能或热能。太阳能的应用广泛,包括太阳能光伏发电、太阳能热水器、太阳能热泵等。太阳能具有可再生性、清洁性和广泛性的优势。太阳能光伏发电系统可以在各种规模下使用,从个人家庭到大型工业设施都可以受益于太阳能的利用。
氢能可用于氢动力汽车、氢能发电、燃料电池、融熔燃料、固体电池、家庭用氢等多个方面。 氢能具有的特点:安全环保、高温高能、热能集中、能自动再生、具有催化特性、具有还原特性、具有变温特性、来源广泛、即产即用、应用范围广泛等 氢是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的约百分之75,因此氢能被称为人类的终极能源。 水是氢的大仓库,如把海水中的氢全部提取出来,将是地球上所有化石燃料热量的9000倍。 氢的燃烧效率非常高,只要在汽油中加入约百分之4的氢气,就可使内燃机节油约百分之40。
本文地址:https://www.rixiy.com/article/0b0aa770b6b4513738c0.html