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1、氢能发电的应用前景探究 摘要：人类的发展离不开能源，电力是现代社会应用最多最不行或缺的能源。氢能发电是近年来特别热门也是各国科学家正在致力探讨的一项技术，氢能具有环保清洁、可再生、可以存储运输等特点，对我国乃至世界的可持续发展都具有特别重要的意义。本文主要探究氢能发电的应用前景，分别从技术可行性、应用现状和成本分析等几个方面来进行阐述。 关键词：氢能；发电；应用前景 一、氢能发电的技术可行性 要将氢能转化为电能，目前有两种方法，一种是利用氢能发电机，另一种是PEMFC燃料电池，两种方式在技术和特点优势上各有不同，但都能够完成氢能到电能的转化。 （一）利用氢能发电机进行氢能发电 氢能发电机和一般
2、的发电设备相比，首先是环保，几乎没有有害物体的排放，而且在运行过程中无噪音，可移动。尽管氢能发电机在原理上和传统内燃机大致相同，都要经过吸气、压缩、爆炸、排气这些过程，从而带动电机输出电流，但是氢能发电的过程须要制氢装置和氢能发电机协同作用，当用电量比较小的时候，制氢装置就通过电解水来制氢气，储存氢能，当用电高峰期来临的时候再用氢能发电机发电，然后送入电力传输网，这样同时达到了节能环保的效果。 （二）利用PEMFC燃料电池进行氢能发电 PEMFC技术是目前世界上最成熟的一种能将氢气与空气中的氧气化合成干净水并释放出电能的技术，PEMFC燃料电池在外型上和一般电池基本相像，其工作原理的实质就是电
3、解水的逆反应，即氢气和氧气发生化学反应生成水并释放电能。其工作原理如下图所示，在催化剂的催化作用下，阳极的氢气分解成质子和电子，然后通过质子交换膜达到阴极，和氧气结合生成水，并产生电能；在阴极，氧气经过压缩装置进入，在催化剂的作用下和电子、氢离子结合成水。 PEMFC燃料电池结构及工作原理图 PEMFC燃料电池将化学能转化为电能，转化率理论上可以达到80%，能源的利用效率可以说特别高，而且具有启动速度快、运用寿命长等特点，目前在汽车燃料的试验上也取得了胜利。 二、氢能发电的应用现状分析 氢能是一种既环保，又具有高能利用率的绿色能源，能有效缓解全球能源短缺的状况，被视为21世纪最具发展潜力的清洁
4、能源，很多国家和地区都广泛开展了氢能发电探讨。 （一）氢能发电已经在全球多个国家得到应用 氢能发电机已被应用到生活的各个领域，酒店、商场、家庭等场所都可以运用。2022年世界首座氢能发电站在意大利建成投产，年发电量达6000万千瓦小时，一年可削减相当于6万吨的二氧化碳排放量。现在，日本建有万千瓦级燃料电池发电站，美国有30多家厂商在开发燃料电池，德、英、法、荷、丹、意和奥地利等国也有20多家公司投入了燃料电池的探讨。2022年1月，日本建成的世界首个氢能市政供电设施起先试运行，产生的电力和热能主要供应周边的市民医院、体育中心等。 （二）我国政府也将氢能源的利用列为重点关注的科研项目 国家在氢能
5、源转化为其他能源的科学探讨方面投入了不少的资金和人力，并在相关高等院校、科研机构和电力企业建立了一支氢能探讨与应用队伍。我国PEMFC燃料电池示范电站有多重形式，可以是固定的，也可以是移动的，还有备用峰值电站、备用电源、热电联供系统等各种发电设备。其中华南理工高校的质子交换膜燃料电池示范电站，能源利用功率达到90%，完全可以满意华工国际学术中心的正常用电量。中国首台静默移动发电站MFC30“乔歌里1号”的问世，更是在能源、汽车、国防工业领域具有里程碑式的意义。预料在不久的将来，氢能发电便会惠及我国生产生活的方方面面。 三、氫能转化为电能的成本分析 相对于我国目前普遍运用的风力发电、太阳能发电和
6、火力发电来说，氢能发电的成本相对较高，与目前发电成本最高的太阳能光伏发电相比还高了11.5元/度，这对于一般家庭来说是比较难接受的，而且氢能发电站的建设成本比一般发电站要贵许多，配套设施也不完善，导致氢能发电的普及度还不是很高。好在固定式燃料电池的价格已经有了明显下降的趋势，而且随着氢能技术的不断提升，再加上政府的支持与宣扬，氢能转化为电能的成本会渐渐降低。其他国家如日本政府制定的“氢能基本战略”也安排在2030年左右将氢能发电投入商用，并使发电成本降低到与液化自然气火力发电相同的水平。到时候，氢能发电市场将会渐渐扩大，也肯定会被更多的家庭接受。 四、结语 氢能无可置疑是一种既环保利用率又高的
7、能源，而电能是我们现代社会最不行缺少的东西。科学家用科学技术可以将氢能转化为电能，不管是小型的电站还是大型的发电厂，都能给我们的生活带来便利，又不会有二氧化碳排放量过大而影响环境的问题。对于目前氢能发电成本较大，普及率不高的问题，会随着科学技术的发展有重大的突破，氢能发电成本必定会大大降低，能源转化效率必定会不断提高。同时国家也大力支持和发展氢能技术，投入了大量的人力、财力、物力，为氢能技术的发展保驾护航。可见氢能发电的应用前景是特别好的，在进行氢能推广的时候，要结合国情，合理选择试点，加快氢能的探讨利用。 参考文献： 1张春文，曾旻辉，杨波，李巍，李悦，翟鹏.氢能技术在电力行业的应用前景探讨J.科技视界，2022（36）：9192. 2张聪.世界氢能技术探讨和应用新进展J.石油石化节能，2022，4（08）：5659. 作者简介：陆师禹（2000），男，江苏泰州人，江苏省泰州中学在读，探讨方向：新能源。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页