一、什么是氫能
氫,元素周期表里的1號(hào)元素,其所包含的質(zhì)子數(shù)最少,只有一個(gè)。氫原子也是所有原子中體積最小、質(zhì)量最輕的一個(gè)。氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn),其中最主要的存在形式就是水,是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)。
氫氣的燃燒值很高。可以來(lái)對(duì)比一下天然氣、汽油和氫氣分別燃燒相同質(zhì)量所放出來(lái)的熱量:
如果在相同的條件下,
燃燒1克天然氣,根據(jù)測(cè)定,約會(huì)放出55.81千焦的熱量;
燃燒1克汽油,會(huì)放出約48.4千焦的熱量;
燃燒1克氫氣,則會(huì)放出約142.9千焦的熱量。
燃燒同等質(zhì)量的氫氣所放出的熱量是天然氣2.56倍,是普通汽油2.95倍。這些數(shù)據(jù)不難看出,氫氣確實(shí)具備理想燃料的基本性能——燃燒值高!
氫能主體上屬于二次能源,關(guān)鍵在于其邏輯性、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性是否有生態(tài)平衡、環(huán)境治理和應(yīng)對(duì)氣候變化的意義和價(jià)值。二次能源屬于聯(lián)系一次能源與能源用戶之間的中間紐帶,可以劃分為兩大類:一是“過(guò)程性能源”,二是“含能體能源”。無(wú)容置疑,電能是目前人類應(yīng)用最廣的“過(guò)程性能源”,而汽油、柴油和煤油等油品則是目前人類應(yīng)用最廣的“含能體能源”。
從現(xiàn)實(shí)邏輯上看,由于“過(guò)程性能源”很難大量地被直接貯存,因此汽車、輪船和飛機(jī)等機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具就無(wú)法大量使用從發(fā)電廠輸送出來(lái)的電能,只能大量地使用汽油、柴油、航空煤油和液化天然氣等“含能體能源”。
然而,傳統(tǒng)未必一定持久,傳統(tǒng)也未必永遠(yuǎn)符合邏輯,隨著電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車的興起和發(fā)展,“過(guò)程性能源”也可以替代“含能體能源”。根據(jù)邏輯推理,隨著化石能源不斷消耗,資源終究會(huì)枯竭,新的“含能體能源”也必然出現(xiàn),其中氫能源便是其中的主要代表。
氫在自然界儲(chǔ)存十分豐富,據(jù)估計(jì)氫元素構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%,它廣泛存在于空氣中,另外在水、礦物燃料和各類碳水化合物之中普遍存在。
氫的燃燒性能良好,燃點(diǎn)高,可燃范圍廣泛,而且燃燒速度快,從熱值和燃燒角度看,氫絕對(duì)就是一種優(yōu)質(zhì)和高效的能源。另外,氫氣本身無(wú)毒,燃燒后除了生成水和少量氮化氫之外,不會(huì)產(chǎn)生對(duì)生態(tài)和環(huán)境有害的污染物,而且沒(méi)有二氧化碳排放,因此氫能屬于清潔能源,對(duì)于生態(tài)環(huán)境治理和減少二氧化碳排放均具有重大意義。
二、氫能的作用
氫能源有著涵蓋氫氣制備、儲(chǔ)存、運(yùn)輸加注、燃料電池到終端應(yīng)用的龐大產(chǎn)業(yè)鏈。
在發(fā)電方面,氫能可用于清潔發(fā)電,平衡電力需求解決用電高峰供電不足;
在供暖方面,氫能可與天然氣混合使用,是未來(lái)少數(shù)能與天然氣所競(jìng)爭(zhēng)的低碳能源之一;
在航空領(lǐng)域,每年排放超過(guò)9億噸的二氧化碳,氫能是發(fā)展低碳航空的主要途徑;
在軍事領(lǐng)域,氫燃料電池可運(yùn)用在軍事領(lǐng)域具有靜噪、可產(chǎn)生持續(xù)電流、能量轉(zhuǎn)換高等優(yōu)點(diǎn),是潛艇隱身的重要條件;
氫能源汽車,氫能源汽車具有燃燒性能好,點(diǎn)火快,熱值高,儲(chǔ)量豐富等優(yōu)點(diǎn)。氫能來(lái)源廣、應(yīng)用多,可有效降低化石能源比重。
提高清潔發(fā)展水平,發(fā)展氫能是構(gòu)建“多能互補(bǔ)”能源供應(yīng)體系的重要載體,實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的主要助力。
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