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1、第1页/共21页第2页/共21页氢能的开发与利用氢能的开发与利用 1.1.安全环保2.2.高温高能3.3.热能集中4.4.自动再生 5.5.催化特性 6.6.还原特性7.7.变温特性8.8.来源广泛9.9.即产即用10.10.应用范围广十全十美第3页/共21页氢能的优势氢能的优势:资源丰富。氢的制取原料可以是水，地球上储存的水资源较为丰富，并且在较长的时间内不受限制。污染较小。氢燃烧后的产物是水，对环境的污染较小，而且不会破坏水的自然循环。最直接的好处就是如果有一天地球上全部使用氢能源，则诸如温室效应、酸雨、厄尔尼诺现象都会消失。氢燃烧速度快，热值大H（298.15K）=-286kJmol。根
2、据这一点，氢可以作为很好的动力能源。实验证明，氢的燃烧效率比汽油高45%以上。氢能能够存储，而电是很难存储的。氢能应用范围广，适应性强，例如通过氢还原的方式可以直接炼钢和制取甲烷。第4页/共21页电解水制氢 水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75-85，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。利用电网峰谷差电解水制氢，作为一种贮能手段也具有特点。我国水力资源丰富，利用水电发电，电解水制氢有其发展前景。太阳能取之不尽，其中利用光电制氢的方
3、法即称为太阳能氢能系统，国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换能量效率的提高，成本的降低及使用寿命的延长，其用于制氢的前景不可估量。同时，太阳能、风能及海洋能等也可通过电制得氢气并用氢作为中间载能体来调节，贮存转化能量，使得对用户的能量供应更为灵活方便。供电系统在低谷时富余电能也可用于电解水制氢，达到储能的目的。我国各种规模的水电解制氢装置数以百计，但均为小型电解制氢设备，其目的均为制提氢气作料而非作为能源。随着氢能应用的逐步扩大，水电解制氢方法必将得到发展。第5页/共21页光解水制氢系统光解水制氢系统水解制氢设备水解制氢设备第6页/共21页矿物燃料制氢 以煤、石油及天然气为原料制取氢气是当今
4、制取氢气是主要的方法。该方法在我国都具有成熟的工艺，并建有工业生产装置。煤为原料制取氢气在我国能源结构中，在今后相当长一段时间内，煤炭还将是主要能源。如何提高煤的利用效率及减少对环境的污染是需不断研究的课题，将煤炭转化为氢是其途径之一。第7页/共21页以以煤煤为为原原料料制制取取含含氢氢气气体体的的方方法法主主要要有有两两种种：一是煤的焦化（或称高温干馏）二是煤的气化。第8页/共21页焦炉煤气变压吸附制氢装置焦炉煤气变压吸附制氢装置未来型能源厂房未来型能源厂房第9页/共21页以天然气或轻质油为原料制取氢气该法是在催化剂存在下与水蒸汽反应转化制得氢气。主要发生下述反应：CH4H2OCOH2COH
5、2OCOZHZCnH2h2Nh2OnCO（Zhl）第10页/共21页以重油为原料部分氧化法制取氢气重油原料包括有常压、减压渣油及石油深度加工后的燃料油，重油与水蒸汽及氧气反应制得含氢气体产物。部分重油燃烧提供转化吸热反应所需热量及一定的反应温度。该法生产的氢气产物成本中，原料费约占三分之一，而重油价格较低，故为人们重视。我国建有大型重油部分氧化法制氢装置，用于制取合成氢的原料。第11页/共21页生物质制氢生物质制氢 生物质资源丰富，是重要的可再生能源。生物质可通过气化和微生物制氢。生物质气化制氢将生物质原料如薪柴、麦秸、稻草等压制成型，在气化炉（或裂解炉）中进行气化或裂解反应可制得含氢燃料。我
6、国在生物质气化技术领域的研究已取得一定成果，在国外，由于转化技术的提高，生物质气化已能大规模生产水煤气，其氢气含量大大提高。微生物制氢微生物制氢技术亦受人们的关注。利用微生物在常温常压下进行酶催反应可制得氢气。生物质产氢主要有化能营养微生物产氢和光合微生物产氢两种。属于化能营养微生物的是各种发酵类型的一些严格厌氧菌和兼性厌氧菌）发酵微生物放氢的原始基质是各种碳水化合物、蛋白质等。目前已有利用碳水化合物发酵制氢的专利，并利用所产生的氢气作为发电的能源。光合微生物如微型藻类和光合作用细菌的产氢过程与光合作用相联系，称光合产氢。第12页/共21页氢能的应用氢能的应用 氢能作为一种清洁、高效、安全、可
7、持续的新能源，主要有以下三种利用方式：1、利用氢和氧化剂发生反应释放出热能，如在热力发动机中燃料产生机械功；2、利用氢和氧化剂在催化剂作用下获取电能，如通过燃料电池进行化学反应直接生产电能；3、利用氢的热核反应释放出核能，如氢弹就是利用了氢的热核反应释放出的核能，是氢能的一种特殊应用。利用举例：利用举例：燃料电池、利用氢能上天、氢能汽车、氢能燃料发电、生活用氢等第13页/共21页氢能的开发与利用氢能的开发与利用北京奥运会期间的氢能源公交车第14页/共21页.氢能的利用途径氢能的利用途径氢气燃烧放热（如液态氢氢气燃烧放热（如液态氢作为火箭燃料）作为火箭燃料）用高压氢气，氧气制作氢氧燃料用高压氢气
8、，氧气制作氢氧燃料电池电池利用氢的热核反应利用氢的热核反应释放的核能（氢弹）第15页/共21页碳纳米管储氢材料碳纳米管储氢材料第16页/共21页应用应用氢能汽车加氢奔驰2009新款燃料电池巴士瑞士氢燃料电池市政清扫车ENV氢燃料电池摩托车质子交换膜型燃料电池氢能源氢能源第17页/共21页天然气储备估计在131800152900兆立方米。年开采量维持在2300兆立方米，将在50年内枯竭。煤的储量约为5600亿吨。1995年煤炭开采量为33亿吨，可以供应160年。铀的年开采量目前为每年6万吨，根据1993年世界能源委员会的估计可维持到21世纪30年代中期。核聚变到2050年还没有 实现的希望。按石油储量的综合估算，可支配的化石能源的极限，大约为11801510亿吨，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭。第18页/共21页氢能源氢能源 正是这样一种在常规能源危机的出现正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。二次能源。国内外的专家预言：国内外的专家预言：氢能源氢能源将成为化石燃料的将成为化石燃料的最有希望的替代能源之一最有希望的替代能源之一.第19页/共21页第20页/共21页感谢您的观看。第21页/共21页