未来的新能源

煤炭石油等矿物燃料的广泛使用,已对全球环境造成严重污染,甚至对人类自身的生存造成威胁;同时矿物燃料的存量有限量,也会随着过度开采而枯竭。因此,当前在设法降低现有常规能源(如煤、石油等)造成污染环境的同时,清洁能源的开发与应用是大势所趋。氢能是理想的清
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  煤炭石油等矿物燃料的广泛使用,已对全球环境造成严重污染,甚至对人类自身的生存造成威胁;同时矿物燃料的存量有限量,也会随着过度开采而枯竭。因此,当前在设法降低现有常规能源(如煤、石油等)造成污染环境的同时,清洁能源的开发与应用是大势所趋。氢能是理想的清洁能源之一,已广泛引起人们的重视。氢不仅是一种清洁能源,而且也是一种优良的能源载体,具有可储的特性。储能是合理利用能量的一种方式。太阳能、风能分散间歇发电装置及电网负荷的峰谷差或有大量廉价电能都可以转化为氢能储存,供需要时再使用,这种储能方式分散灵活。氢能也具有可输的特性,如在一定条件下将电能转化为氢能,输氢较输电有一定的优越性。科学家认为,氢能在二十一世纪能源舞台上将成为一种举足轻重的能源。
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  氢的确是一种理想的燃料,在纯氧中燃烧或通过燃料电池发电只生成水,而不排放其他污染物。
  高效率的制氢的基本途径,是利用太阳能。如果能用太阳能来制氢,那就等于把无穷无尽的、分散的太阳能转变成了高度集中的干净能源了,其意义十分重大。目前利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等等。其中利用光电制氢的方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。
  根据技术发展趋势,今后储氢研究的重点是在新型高性能规模储氢材料上。国内的储氢合金材料已有小批量生产,但较低的储氢质量比和高价格仍阻碍其大规模应用。镁系合金虽有很高的储氢密度,但放氢温度高,吸放氢速度慢,因此研究镁系合金在储氢过程中的关键问题,可能是解决氢能规模储运的重要途径。近年来,纳米碳在储氢方面已表现出优异的性能,有关的研究,国内外尚处于初始阶段,应积极探索纳米碳作为规模储氢材料的可能性。
  氢的贮存有三种方法:高压气态贮存,低温液氢贮存、金属氢化物贮存。
  氢虽然有很好的可运输性,但不论是气态氢还是液氢,它们在使用过程中都存在着不可忽视的特殊问题。首先,由于氢特别轻,与其他燃料相比,在运输和使用过程中单位能量所占的体积特别大,即使液态氢也是如此。其次,氢特别容易泄漏,以氢作燃料的汽车行驶试验证明,即使是真空密封的氢燃料箱,每24小时的泄漏率就达2%,而汽油一般一个月才泄漏1%,因此对贮氢容器和输氢管道、接头、阀门都要采取特殊的密封措施。第三,液氢的温度极低,只要有一点滴掉在皮肤上就会发生严重的冻伤,因此在运输和使用过程中应特别注意采取各种安全措施。
  氢能所具有的清洁、无污染、效率高、重量轻和储存及输送性能好、应用形式多等诸多优点,赢得了人们的青睐。利用氢能的途径和方法很多,例如航天器燃料、氢能飞机、氢能汽车、氢能发电、氢介质储能与输送,以及氢能空调、氢能冰箱等等,有的已经实现,有的正在开发,有的尚在探索中。随着科学技术的进步和氢能系统技术的全面进展,氢能应用范围必将不断扩大,氢能将深入到人类活动的各个方面,直至走进千家万户。
  
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  氢气是世界上最轻的气体。它的密度非常小,只有空气的1/14,即在标准状况(1大气压,0℃)下。氢气的密度为0.08gg克/升。所以用氢气充灌的气球,必须甩手牢牢捉住。否则,只要一撒手它就会闪闪升上天空。灌好的氧气球,往往过一夜。第二天就飞不起来了。这是因为氢气能钻过橡胶上人眼看不见的小细孔,溜之大吉。不仅如此,在高温,高压下,氢气甚至可以穿过很厚的钢板。

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