氢能的开发和利用ppt课件
氢能源的开发及利用
氢能源的开发及利用一、引言随着人类对可持续发展的愈发关注，曾经远古时期存在的能源——氢能源，再度成为人们瞩目的焦点。
氢气作为一种绿色、清洁的化学能源，具有丰富的储量，可以从多种能源中产生，同时不会产生污染和温室气体的排放。
因此，氢能源被认为是解决全球能源供应危机及环境保护问题的最佳选择。
二、氢能源的开发1. 生产氢气生产氢气的方法很多，目前商业化程度较高的主要有三种：天然气重整、煤的气化和水电解制氢。
天然气重整法是目前用量最多的氢气生产法，具有高效、成本低，生产出的氢气纯度高等优点。
但这种方法会产生大量的二氧化碳，不利于环境保护。
煤的气化法具有储量丰富、生产成本较低等优点。
但由于其会使用大量能源，同时会排放大量的温室气体和有毒气体，因此在环境保护方面有很大的不足。
水电解制氢法相对来说更加环保，因为其仅需要水和电，不会产生有害气体的排放，且不会耗尽可再生能源的储量。
但是，它的生产成本较高，制氢效率不高等问题一直困扰着其发展。
2. 储藏由于氢气的密度极小，一般情况下，其储存可以采用液态、气态和固态等多种方式。
液态储氢具有存储密度高、体积小的优点，然而需要极低的温度和非常高的压力才能维持其状态，成本极高。
气态储氢由于存在大量的体积瓶颈问题，其应用非常有限。
固态储氢是近年来研究的新热点，其优点在于可以在室温下维持状态，不需要特殊的储存设施。
但由于当前技术水平较低，实现规模化应用还需要时间。
三、氢能源的利用1. 汽车工业汽车是目前工业社会中最主要的能源消耗行业之一。
因此，发展氢能源汽车已经成为许多国家支持的方向。
氢燃料汽车具有零污染排放，非常适合城市道路拥堵的情况。
目前全球范围内已经开始了氢燃料汽车的推广工作，一些汽车品牌也在不断推出氢气动力汽车。
2. 电力工业氢气可以输出和储备连续的可靠电源。
氢电池可以和太阳能电池板和风能电池板相结合，成为一个配套的、绿色的、可持续的电力生成系统。
这种系统即使在季节性的太阳能电池板不足以支持电力需求的时期，也可以确保可靠的电力供应。
新能源之氢能ppt课件
• 2004年2月，美国能源部出台了《氢态 势计划：综合研究、开发和示范计划》。
• 氢经济必须经历4个相互重叠、关联的阶 段： – 技术研发与示范(2000—2015年) – 前期市场渗透(2010—2025年) – 基础设施建设与投资(2015—2035年) – 氢经济实现(2025—2040年)
• 氢燃料电池工作原理：
• 氢燃料电池的应用：
•
把化学能直接转化为电能供机械应用
采 用 氢 燃 料 电 池 的 实 验 车
• 在旧金山召开的英特尔开发商论坛上， 千年电池公司向人们展示了一台运行原 型氢燃料电池的电脑。目前绝大多数笔 记本电脑在电池充满情况下可工作三到 四小时。
• 迄今，千年电池的 工作时间仅有三小 时，但是公司的开 发目标是将电池性 能提高到八小时。
• 但随后二十年间中东形势趋缓、原油价格 下跌，石油依旧成为交通运输业的首要选
择，因此对于氢经济发展的相关研究渐少。 直到1990年代末期气候变化（全球变暖 等）问题引起重视以后，氢能与氢经济又 再度成为世界各国研究的热点。
（1）美国氢经济发展战略：
• 美国在1990年就通过了氢能研究与发展、 示范法案。
因此利用常规能源生产的电能来大规模 的电解水制氢显然是不合算的。
• 热化学制氢
• 这种方法是通过外加高温热使水起化学 分解反应来获取氢气。
• 到目前为止虽有多种热化学制氢方法， 但总效率都不高，仅为20％～50％，而 且还有许多工艺问题需要解决。依靠这 种方法来大规模制氢还有待进一步研究。
氢能源的开发与利用
氢能源的开发与利用氢能源作为一种清洁能源，在全球范围内得到了广泛关注和研究。
开发和利用氢能源对于实现可持续发展、应对能源危机和环境污染问题具有重要意义。
本文将从氢能源的定义、优势和当前的开发与利用情况三个方面进行探讨。
首先，我们来定义一下氢能源。
氢能源是指能够产生和存储氢气以供使用的能源。
氢气是一种无色、无味、无毒的气体，其燃烧后只产生水，不会产生任何有害物质。
正是因为这种独特的特性，氢能源被认为是一种非常干净的能源，可以有效地减少二氧化碳等温室气体的排放，对于应对全球变暖和气候变化具有重要意义。
其次，氢能源具有一些明显的优势。
首先，氢气的储存和运输相对容易。
与传统能源相比，氢气可以通过管道输送，并且可以储存在氢气储罐中，为能源供应提供了更大的灵活性和便利性。
其次，氢气可以作为可再生能源的一种储备形式。
通过利用太阳能和风能等可再生能源来电解水，可以制备出纯净的氢气，从而实现能源的可持续发展。
此外，氢燃料电池作为一种新型的能源转换技术，具有高效、低污染和静音等优势，可以广泛应用于汽车、电力和航空等领域。
目前，全球范围内正在积极开发和利用氢能源。
德国、日本和美国等发达国家已经投入了大量资金用于氢能源的研发和应用。
德国计划到2030年建立全国范围内的氢气基础设施，以推动氢能源的全面应用。
日本则计划到2040年实现100万台燃料电池汽车的国内销售，并积极推广氢能源在家庭和工业领域的应用。
美国政府也制定了一系列政策，鼓励氢能源的开发和利用，以减少对进口石油的依赖和减少排放。
在中国，氢能源的开发和利用也取得了一定的进展。
中国政府通过出台一系列政策和支持措施，鼓励企业和科研机构开展氢能源的研究和应用。
目前，中国已经建立了一批氢气站，并鼓励各地开展氢燃料公交车和氢燃料电池汽车的试点工作。
此外，中国还加大了对氢能源储备和利用技术的研发力度，通过提高氢能源的制备效率和降低成本，为氢能源的大规模应用铺平了道路。
然而，氢能源的开发和利用面临着一些挑战和困难。
氢能的开发利用
氢能的开发与利用摘要伴随21世纪的到来，世界各国都面临着亟待解决的能源问题。
氢能是高效清洁环保型新能源，当前在世界范围内氢能源研究开发十分活跃，在我国发展氢能源具有重要的战略意义。
文章总结了氢能源的生产现状和未来的发展趋势，详述了氢能源制备和存储所面临的问题，提出了关于氢能源未来发展趋势的一些见解。
关键词氢能源生物制氢储氢材料Abstract Along with the coming of the 21st century，every country of the world encountered with the problem of energy requirement．Hydrogen is a best kind of new green energy with high calorific value．Its development has very important denotation of strategy in our country．Essay summarizes the status of research hydrogen energy and write up two questions we facing during the produce and storage of hydrogen energy.At last show some views about developing of hydrogen energy.Keywords hydrogen energy hydrogen produced using living things hydrogen storage materials1. 引言面对当前石油危机，世界各国都高度重视，都在千方百计地寻找对策，有的不断地加大石油天然气开发；有的大力发展太阳能和风能；有的不断加大对绿色再生资源的开发利用；有的不惜耗费巨资进行煤变油，以应对石油短缺和恐慌。
氢能——理想的“绿色能源”.ppt
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用于燃料电池，化学能转化为电能
H2O
电解，电能转化为化学能
燃烧，释放热能
H2、O2
使用催化剂，利用太阳能分解水
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氢能的开发与利用
• 【思考】氢能是一种理想的，极有 前途的二级能源，它被人们视为理 想的“绿色能源”，大家知道几种 产生氢能的方式？这些方式有哪些 优点和缺点呢？
释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，
称为储氢合金。其储氢能力很强。单位体
积储氢的密度，是相同温度、压力条件下
气态氢的1000倍。储氢合金都是固体，需
要用氢时通过加热或减压使储存于其中的
氢释放出来，因此是一种极其简便易行的
理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合
金，主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、
铁2系020/8储/25 氢合金及稀土系储氢合金。
理环境污染相结合等优点，该技术六十年代中期就已
提出，九十年代受到重视，德、日、美等一些发达国
家制定了生物制氢的发展计划，我国近年也已开发出
以厌氧活性污泥对有机废水发酵制取氢气的技术，生
产成本低于电解水制氢，并能以中试规模制氢，产氢
率达5.7m3/m3反应器/d，被列入我国2000年十大科技
进展。
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2、氢气的储存
1、常压储氢
2、高压储氢 3、液氢储氢
密度高、但能耗大、 且有自然挥发
4、金属氢化物
5、吸附储氢
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一定的温度和压力条件下，一些金属能够
大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，
同时放出热量。其后，将这些金属氢化物
氢能的开发与利用
氢能的开发与利用氢能是一种非常重要且潜力巨大的替代能源。
它可以作为清洁能源的一种选择，通过利用氢气的燃烧产生的水蒸气来产生能量，从而减少对环境的污染。
同时，氢能还可以被用于储能和运输等领域。
本文将探讨氢能的开发与利用，包括氢能的生产、储存、运输和利用等方面。
首先，氢气的生产是氢能开发与利用的基础。
目前，氢气的生产主要有三种方法：热解水、化石燃料重整和电解水。
热解水是利用高温将水分解为氢气和氧气的方法，该方法需要大量的能量供给，因此能源效率较低，目前仅用于少数工业应用。
化石燃料重整是通过将石油、天然气等化石燃料与水蒸气进行反应，产生氢气和二氧化碳，该方法产生的氢气可用于工业领域。
电解水是利用电流将水分解为氢气和氧气的方法，该方法需要电力供给，但是由于电力的可再生性，电解水方法可以实现清洁的氢气生产，因此在能源转型中有广阔的应用前景。
其次，储存和运输是氢能利用的重要环节。
氢气具有低密度和高易燃性的特点，因此储存和运输氢气需要解决一系列的技术问题。
目前，常用的氢气储存方式主要有压缩氢气储存和液态氢气储存。
压缩氢气储存是将氢气压缩到高压状态，然后储存在储氢罐中。
液态氢气储存是将氢气冷却至低温状态，使其变为液态。
这两种方法各有利弊，压缩氢气储存适用于小规模的储氢需求，液态氢气储存适用于大规模的储氢需求。
氢气的运输方式有管道输送和氢气罐车运输等，其中管道输送是一种成熟且高效的运输方式，但是需要建设高压管线网络，成本较高。
最后，氢能的利用主要包括燃料电池和氢气燃烧两方面。
燃料电池是一种将氢气和氧气进行反应产生电能的设备，该设备具有高效、无污染的特点，可应用于汽车、家庭和工业领域。
氢气燃烧是将氢气与空气中的氧气进行燃烧产生热能的过程，该方法可以应用于发电、供热等领域。
同时，氢气还可以与其他能源进行混合使用，如与天然气混合燃烧，可以减少对传统能源的依赖，降低环境污染。
总结来说，氢能的开发与利用涉及氢气的生产、储存、运输和利用等多个环节。
新型“氢能源”概述PPT(18张)
• 氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应
氢能源的特点
• 利用形式多 • 既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，
又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作 结构材料。 • 可以多种形态存在 • 以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各 种应用环境的不同要求。 • 耗损少 • 可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全 性相对提高，能源无效损耗减小。
• 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。
化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如 把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃
料放出的热量还大9000倍。
氢能源的特点
• 理想的发热值 • 除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高
的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。 • 燃烧性能好 • 点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 • 无毒 • 与其他燃料相比氢燃烧时最清洁滁生成水和少量氮化氢外不会产生诸
如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有 害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧 生成的水还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐蚀性，对设备无
损。
氢能源的特点
• 利用率高 • 氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患，利用率高。 • 运输方便 • 氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有效载荷，这样
氢能源的开发和利用
氢能源的开发与利用摘要文章综述了氢能利用的巨大潜能，氢能在实际生活中的主要应用以及在国防工业中的应用.氢能在未来的能源战略中处于重要地位关键词氢能源氢气能发电燃料电池氢气能发电气体压缩技术氢是二次能源，不可能自己存在，必须用分离的方法。
目前使用最多的方法就是电解水，此外，还有一些生物制备方法也可以作为产氢的方案。
风能、潮汐能、核能和太阳能等都要先转化成电能然后再通过电解的方法分解出氢。
氢能的最大优势就是可以储存，而电能则无法储存。
同时，氢很轻，1立方米的液氢只有约70千克，但是能量密度很高。
当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。
氢作为能源有许多优越性。
水通过光分解可制得氢，水是取之不尽，用之不竭的原料，又十分低廉，地球的表面有是水，储量很大。
氢燃料燃烧后又生成水，是一种燃烧无害、十分清洁的能源。
氢在储存、输送上比电力损失小，而且氢燃烧热值高，1kg氢燃烧产生的热量相当于3kg汽油或4.5 kg焦炭的发热量。
但是在实际的应用中氢的存储与运输，以及利用太阳能分解水制取氢，一直是制约氢能发展的问题。
时至今日，氢能的利用已有长足进步。
自从1965年美国开始研制液氢发动机以来，相继研制成功了各种类型的喷气式和火箭式发动机。
美国的航天飞机已成功使用液氢做燃料。
我国长征2号、3号也使用液氢做燃料。
利用液氢代替柴油，用于铁路机车或一般汽车的研制也十分活跃。
氢汽车靠氢燃料、氢燃料电池运行也是沟通电力系统和氢能体系的重要手段。
目前，世界各国正在研究如何能大量而廉价的生产氢。
利用太阳能来分解水是一个主要研究方向，在光的作用下将水分解成氢气和氧气，关键在于找到一种合适的催化剂。
如今世界上有50多个实验室在进行研究，至今尚未有重大突破，但它蕴育着广阔的前景。
发展氢能源，将为建立一个美好、无污染的新世界迈出重要一步一.氢能源的开发利用现状1.依靠氢能可上天古代，秦始皇统一中国，他想长生不老，曾积极支持炼丹术。
新能源化学-氢能
配位氢化物储氢
热分解制氢
LiBH4
L iB H4 x
x 2
H 2...............108。C
L iB H4 x
LiBH2
2
2
x
H 2.........2. 00。C
LiBH2
LiH
B
1 2
H 2................453。C
CnH2n+2 + nH2O
nCO + (2n+1) H2
以重油为原料，可使其与水蒸气及氧气反应制得
含氢的气体产物，含氢量一般为50%。重油价格低，
燃烧时放出的热量可利用。
氢气的工业生产
电解水制氢
碱性条件
阴极：2H2O+2e→H2+2OH- Ψθ= -0.83V
阳极：2OH-→1/2O2+H2O+2e Ψθ=0.4V
金属氢化物储氢
钛/锆系储氢合金——ZrMn2(AB2型)
结构：Laves相结构C14（MgZn2型，六方晶）和C15 （MgCu2型，正方晶），原子间隙均由四面体构成，氢 原子多占据四面体间隙。
优点：储氢容量高、循环寿命长。 AB2型Laves相合金类型：锆-钒系、锆-铬系和锆-锰系。 AB2型合金缺点：初期活化困难、高倍率放电性能差，
金属氢化物储氢
储氢合金的类型：稀土镧镍系、钛铁系、镁系和 钛/锆系。
稀土镧镍系 LaNi5，具有CaCu5型六方结构，活化容易，平
台压力适中且平坦，吸氢/放氢平衡压差小，动 力学性能优良、抗杂质气体中毒性能较好。可以 吸收中等纯度的氢气、放出高纯度的氢气。 LaNi5抗粉化和抗氧化性能较差，但经元素部分 取代后可明显改善。
氢能源的开发和利用
氢能源的开发和利用近年来，随着全球能源需求的不断增加以及环境污染的日益加剧，氢能源作为一种可持续和清洁的能源，正受到越来越多的关注和重视。
本文将从氢能源的定义、制备、存储和利用等方面进行讨论，探讨氢能源在未来的应用前景。
一、氢能源的定义氢是一种化学元素，其原子是由一个质子和一个电子组成的。
氢能源就是使用氢作为能源的形式，其能量可以通过氢与氧反应生成水的方式转化为电能或热能。
氢能源分为两种：一是作为燃料应用，由氢能源供应设施提供给各种各样的氢能源设备；二是作为一种存储形式，将电能转化为氢气存储，以便将来使用。
二、氢能源的制备氢气是一种极其环保和干净的燃料，但是它不是一种能源，只是一种能源储存形式。
因此，氢气的制备是氢能源的第一步。
目前，制备氢气的方法主要有三种：蒸汽重整法、电解法和光电解法。
1、蒸汽重整法蒸汽重整法是目前应用最广泛的氢气制备方法，其原理是在高温和高压条件下将烃类化合物和水蒸汽反应，产生氢气和二氧化碳。
2、电解法电解法是利用电解质溶液中水分子的电解而生产氢气的方法。
这种方法不需要使用化石燃料，因此没有任何污染，是非常环保的。
3、光电解法光电解法是一种新兴的氢气制备技术，其原理是利用太阳能和某些材料中的光催化剂，通过光化学反应将水分解为氧气和氢气。
三、氢能源的存储由于氢气是一种无色、无味、无毒、轻质、易逸散的气体，所以其贮存是一项重要的挑战。
目前有几种常用的贮存方法，包括压缩储氢、液态储氢和化合物储氢。
1、压缩储氢压缩储氢是将氢气压缩至超过一定的压力，然后贮存在氢气罐或氢气储存器中。
这种方法的优点是运输和贮存成本低，但是需占用大量空间。
2、液态储氢液态储氢是将氢气液化后贮存在储存容器中，这种方法的容量比压缩储氢大，但是也面临着制冷、危险和易泄漏等问题。
3、化合物储氢化合物储氢是一种将氢气存储在一种氢吸附材料中的储存方法，这种材料可以在常温下和常压下吸附氢气，从而实现氢气储存。
这种方法具有良好的安全性和贮存性能。
氢能的开发与利用
化学与环境工程系
0908101唐益宁
氢能的开发与利用
2.氢能的产生方式
缺点：消耗大 1》以天然气，石油和煤为原料，在高温下 量的电能，成 本高 与水蒸气反应
2》电解水制氢气 3》利用太阳能分解水制氢气 4》利用热化学制氢气 5》利用蓝藻等低等植物和微生物在阳光作 用下释放氢气
化学与环境工程系
0908101唐益宁
4》5》 为最佳 方式
氢能的开发与利用
电解水制氢
电解水由分别发生在阴极和阳极的两个化学
反应组成, 如式(1),(2)和(3): Anode: H2O + electrical energy → 0.5 O2 + 2H+ + 2e- (1) Cathode: 2H+ + 2e- → H2 (2) Overall: H2O + electrical energy → H2 +0.5 O2(3)
化学与环境工程系
0908101唐益宁
氢能的开发与利用
(3) 热化学制氢。这种方法是通过外加高温 使水起化学分解反应来获取氢气。到目前为 止虽有多种热化学制氢方法，但总效率都不 高，仅为20%-50%，而且还有许多工艺问题 需要解决。依靠这种方法来大规模制氢还有 待进一步研究。
化学与环境工程系
0908101唐益宁
氢能的开发与利用
用于燃料电池，化学能转化为电能 电解，电能转化为化学能
H2O
燃烧，释放热能
H2、O2
使用催化剂，利用太阳能分解水
化学与环境工程系
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氢能的开发与利用 【思考】氢 Nhomakorabea是一种理想的，极有前途
的二级能源，它被人们视为理想的“绿 色能源”，大家知道几种产生氢能的方 式？这些方式有哪些优点和缺点呢？
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对许多人来说，“氢能”并不 是一个十分熟悉的字眼。事实上， 在传统的煤炭、石油和天然气等 化石燃料给人类带来环境污染、 温室效应等诸多问题的当今，许 多国家，尤其是许多发达国家已 将“洁净”的氢能作为自己的未 来能源而加紧研究。
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1：氢能的三大优势
a:燃烧放出的热量多 b：燃烧产物是水，不污染环 境。 c:制备的原料是水，资源不受 限制。
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2：氢能的产生方式
a：以天然气、石油、煤为燃料，在高温 下与水蒸气反应制得。 b：以天然气、石油、煤为原料，有部分 氧化法制得 c：电解水制得 d：生物质气化制得 e：光解水制得
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氢能产生与利用的途径
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3ห้องสมุดไป่ตู้氢能的利用途径
a:燃烧放热 b：用于燃烧电池，释放电能 c:利用氢的热核反应释放的核 能
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• 其储氢能力很强。单位体积储氢的密 度，是相同温度、压力条件下气态的 1000倍。储氢合金都是固体，需要有 氢时通过加热或减压使储存于其中的 氢释放出来，因此是一种及其简便易 行的理想储氢方法。目前研究发展中 的储氢合金，主要有钛系储氢合金、 锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土 系储氢合金。
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THANKS!
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4：氢能开发遇到的问题
A:如何廉价地制取氢气 B：如何储存和运输氢气 C：如何开发高效地氢氧燃料电 池
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•一定温度和压力条件下，一些金属 能够大量“吸收”氢气，反应生成 金属氢化物，同时放出热量。其后 将这些金属氢化物加热，它们又会 分解，将储存在其中的氢释放出来。 这些会“吸收”氢气的金属，称为 储氢合金。