清洁能源 氢能
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6
为什么氢是永恒的能源？
氢的资源丰富 存在形式 氢的来源丰富 制取方法 氢是最环保的能源 利用低温燃料电池，由电化学反应将氢转化为电能和水，
不污排 染放。CO2和NOx；使用氢燃料内燃机，也可显著减少 氢气具有可储存性 与电、热最大的不同 氢的可再生性 循环－永无止境 氢是“和平”能源 －中东战争 氢是安全能源 氢的扩散能力很大，不具毒性及放射性
由于目前冰岛所使用的能源主要来自地热和水力发电， 因此主要采用电解水技术(在加氢站就地)制氢，以燃 料电池作为主要动力设备。
15
现状与展望
目前全世界每年约生产5×1012 Nm3氢气，主 要用于化学工业，尤以合成氨和石油加工工业 的用量最大。90%以上的氢气是以石油、天 然气和煤为原料制取的，北美95％的氢气产 量来自天然气蒸汽重整。若设想将这些氢气全 部作为能源，仅相当于全球年能耗的1.5%。
16
现状与展望
真正的“氢经济”距离人们的日常生活还比较遥 远
主要原因是氢能的大规模利用离不开大量廉价氢 的获得和安全、高效的氢气储存与输送技术，以 及应用技术的开发。而现阶段的科技水平与这些 条件相比尚存在一定差距，急需解决很多技术方 面的难题。
17
现状与展望
譬如，就目前而言，只有通过矿物燃料(主要是天 然气)重整技术才能获得相对廉价的氢，并非长远 之计，因而，能否开发其他真正可持续发展的、 大规模的廉价制氢技术将成为“氢经济”能否最 终实现的关键所在；另外，氢气以何种方式储存 及输送最经济、最合理也是亟待解决的问题 。
清洁能源 氢能
1
主要内容
前言 氢能发展史 氢的制取 氢的储存与输运 氢的应用 氢的安全性
2
让我们带着以下问题走进氢能的世界
什么是 氢能
氢能的 限制
氢能的一 般特性
氢能
氢能的 生产
氢能的储 存与运输
氢能的利 用现状
前言
二次能源
联系一次能源和用户的中间纽带，可分为 “含能 体能源” 和“过程性能源”，目前电能是当前应 用最广的“过程性能源”。
4
中国能源一次能源需求
中国2005年的一次能源需求总量 （其它指交通运输、农业、服务业及未指明的行业）
前言
氢能，新的含能体能源
由于目前“过程性能源”尚不能大量地直接储存，因此汽 车等交通工具只能采用汽油、柴油这一类“含能体能源”。 随着常规能源危机的出现，在开发新的一次能源(如可燃 冰)的同时，人们将目光也投向寻求新的“含能体能源”， 氢能正是一种值得期待的新型二次能源。 已有资料表明，如车用燃料使用20% H2 + 80% CH4，尾 气中COx(CO与CO2)可降低20%、NOx可降低40%。
故在未来能源体系中，氢能将成为各种 能量形式之间转化的最优良载体。
9
氢能发展史－发展期
1970年，通用汽车公司的技术中心提出“氢经济”的 概念，主要的思路是利用大型核电站的电力电解水制氢。
1974年，受石油危机的影响和启迪，一些学者组建了 国际氢能协会(International Association for Hydrogen Energy, IAHE)。
7
为什么Hale Waihona Puke Baidu是永恒的能源？
氢的燃烧热值高 高于所有化石燃料和生物质燃料
名称
表3-1 几种物质的燃烧值
氢气 甲烷 汽油 乙醇 甲醇
燃烧值 / kJ ·kg-1 121, 061 50, 054 44, 467 27, 006 20, 254
氢的燃烧稳定性好 燃烧充分
8
氢－能量转化的载体
由于具有上述优点，而且目前电能存在 着难以储存、远程输运时损耗大的缺点，
1.1.1 天然气制氢 1.1.2 煤气化制氢
IAHE随后创办了《国际氢能杂志》并举行了两年一次 的世界氢能大会。
10
氢能发展史－步入工程探索阶段
二十世纪80年代，德国认真地提出HYSOLAR计划， 它是德国/沙特在阿拉伯半岛的项目，计划用沙漠地带 的太阳能制氢。改项目已经过实验示范了太阳发电和 电解的直接结合，示范功率达到350kW。
德国还考虑利用加拿大廉价的水电就地电解水制氢， 液化后用船运输液氢到欧洲。
18
outline
1 氢的制取 2 氢的储存与输运 3 氢的应用 4 氢的安全性
19
1 氢的制取
1.1 化石燃料制氢 1.2 电解水制氢
（其它发展中的技术：生物及生物质制氢，太阳 能光解水制氢，热化学分解水制氢）
1.3 氢气提纯
20
1.1 化石燃料制氢
在“氢经济”的起始阶段，氢主要从矿物燃料中获得
14
其它已开展的大规模氢能开发项目
冰岛于1999年在其首都雷克雅未克启动了“生态城市 交通系统”(Ecological City Transport System, ECTOS)计划，并为此专门成立了冰岛新能源公司 (Icelandic New Energy Ltd.)负责实施该计划其总体 目标是在2030年左右，冰岛全境实现以氢能替代传统 燃料。
一次能源 制氢
二次能源 氢气
太阳能 风能
海洋能 地热能
燃料电池 电解水
发电
电力
最终用户 汽车、飞机、 船舶
工业、农业、 民生
图3-1 设想中的21世纪能源结构体系
13
美国能源部 Hydrogen Posture Plan
第一阶段(Phase I)为相关技术的研发阶段，并在此基础上做 出是否商业化的决策，此阶段中政府将起到主导作用;
在第二阶段(Phase II)，氢能初步进入市场，便携式电源和 固定/运输系统开始实现商业化，并在国家政策的引导下开 始与氢能相关的基础建设投资；
进入第三阶段(Phase III)后，氢能源和运输系统实用化，市 场和基建投资规模不断扩大；
第四阶段(Phase IV)为市场与基础建设均已完善的阶段，氢 能源和运输系统广泛应用于各个领域，完全实现“氢经济”。
11
氢能发展史－为科学家认可
近年来燃料电池技术—低温的质子交换膜燃料电池和高 温的固体氧化物燃料电池—发展迅速，被广泛认为将成 为未来人类社会中主要的动力来源，尤其是用于发电和 交通工具方面
而燃料电池最适宜的燃料就是氢。因此，科学家们预测， 氢能将与电能一起成为未来能源体系的两大支柱。
12
21世纪将是“氢经济(Hydrogen economy)”时代
为什么氢是永恒的能源？
氢的资源丰富 存在形式 氢的来源丰富 制取方法 氢是最环保的能源 利用低温燃料电池，由电化学反应将氢转化为电能和水，
不污排 染放。CO2和NOx；使用氢燃料内燃机，也可显著减少 氢气具有可储存性 与电、热最大的不同 氢的可再生性 循环－永无止境 氢是“和平”能源 －中东战争 氢是安全能源 氢的扩散能力很大，不具毒性及放射性
由于目前冰岛所使用的能源主要来自地热和水力发电， 因此主要采用电解水技术(在加氢站就地)制氢，以燃 料电池作为主要动力设备。
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现状与展望
目前全世界每年约生产5×1012 Nm3氢气，主 要用于化学工业，尤以合成氨和石油加工工业 的用量最大。90%以上的氢气是以石油、天 然气和煤为原料制取的，北美95％的氢气产 量来自天然气蒸汽重整。若设想将这些氢气全 部作为能源，仅相当于全球年能耗的1.5%。
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现状与展望
真正的“氢经济”距离人们的日常生活还比较遥 远
主要原因是氢能的大规模利用离不开大量廉价氢 的获得和安全、高效的氢气储存与输送技术，以 及应用技术的开发。而现阶段的科技水平与这些 条件相比尚存在一定差距，急需解决很多技术方 面的难题。
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现状与展望
譬如，就目前而言，只有通过矿物燃料(主要是天 然气)重整技术才能获得相对廉价的氢，并非长远 之计，因而，能否开发其他真正可持续发展的、 大规模的廉价制氢技术将成为“氢经济”能否最 终实现的关键所在；另外，氢气以何种方式储存 及输送最经济、最合理也是亟待解决的问题 。
清洁能源 氢能
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主要内容
前言 氢能发展史 氢的制取 氢的储存与输运 氢的应用 氢的安全性
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让我们带着以下问题走进氢能的世界
什么是 氢能
氢能的 限制
氢能的一 般特性
氢能
氢能的 生产
氢能的储 存与运输
氢能的利 用现状
前言
二次能源
联系一次能源和用户的中间纽带，可分为 “含能 体能源” 和“过程性能源”，目前电能是当前应 用最广的“过程性能源”。
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中国能源一次能源需求
中国2005年的一次能源需求总量 （其它指交通运输、农业、服务业及未指明的行业）
前言
氢能，新的含能体能源
由于目前“过程性能源”尚不能大量地直接储存，因此汽 车等交通工具只能采用汽油、柴油这一类“含能体能源”。 随着常规能源危机的出现，在开发新的一次能源(如可燃 冰)的同时，人们将目光也投向寻求新的“含能体能源”， 氢能正是一种值得期待的新型二次能源。 已有资料表明，如车用燃料使用20% H2 + 80% CH4，尾 气中COx(CO与CO2)可降低20%、NOx可降低40%。
故在未来能源体系中，氢能将成为各种 能量形式之间转化的最优良载体。
9
氢能发展史－发展期
1970年，通用汽车公司的技术中心提出“氢经济”的 概念，主要的思路是利用大型核电站的电力电解水制氢。
1974年，受石油危机的影响和启迪，一些学者组建了 国际氢能协会(International Association for Hydrogen Energy, IAHE)。
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为什么Hale Waihona Puke Baidu是永恒的能源？
氢的燃烧热值高 高于所有化石燃料和生物质燃料
名称
表3-1 几种物质的燃烧值
氢气 甲烷 汽油 乙醇 甲醇
燃烧值 / kJ ·kg-1 121, 061 50, 054 44, 467 27, 006 20, 254
氢的燃烧稳定性好 燃烧充分
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氢－能量转化的载体
由于具有上述优点，而且目前电能存在 着难以储存、远程输运时损耗大的缺点，
1.1.1 天然气制氢 1.1.2 煤气化制氢
IAHE随后创办了《国际氢能杂志》并举行了两年一次 的世界氢能大会。
10
氢能发展史－步入工程探索阶段
二十世纪80年代，德国认真地提出HYSOLAR计划， 它是德国/沙特在阿拉伯半岛的项目，计划用沙漠地带 的太阳能制氢。改项目已经过实验示范了太阳发电和 电解的直接结合，示范功率达到350kW。
德国还考虑利用加拿大廉价的水电就地电解水制氢， 液化后用船运输液氢到欧洲。
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1 氢的制取 2 氢的储存与输运 3 氢的应用 4 氢的安全性
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1 氢的制取
1.1 化石燃料制氢 1.2 电解水制氢
（其它发展中的技术：生物及生物质制氢，太阳 能光解水制氢，热化学分解水制氢）
1.3 氢气提纯
20
1.1 化石燃料制氢
在“氢经济”的起始阶段，氢主要从矿物燃料中获得
14
其它已开展的大规模氢能开发项目
冰岛于1999年在其首都雷克雅未克启动了“生态城市 交通系统”(Ecological City Transport System, ECTOS)计划，并为此专门成立了冰岛新能源公司 (Icelandic New Energy Ltd.)负责实施该计划其总体 目标是在2030年左右，冰岛全境实现以氢能替代传统 燃料。
一次能源 制氢
二次能源 氢气
太阳能 风能
海洋能 地热能
燃料电池 电解水
发电
电力
最终用户 汽车、飞机、 船舶
工业、农业、 民生
图3-1 设想中的21世纪能源结构体系
13
美国能源部 Hydrogen Posture Plan
第一阶段(Phase I)为相关技术的研发阶段，并在此基础上做 出是否商业化的决策，此阶段中政府将起到主导作用;
在第二阶段(Phase II)，氢能初步进入市场，便携式电源和 固定/运输系统开始实现商业化，并在国家政策的引导下开 始与氢能相关的基础建设投资；
进入第三阶段(Phase III)后，氢能源和运输系统实用化，市 场和基建投资规模不断扩大；
第四阶段(Phase IV)为市场与基础建设均已完善的阶段，氢 能源和运输系统广泛应用于各个领域，完全实现“氢经济”。
11
氢能发展史－为科学家认可
近年来燃料电池技术—低温的质子交换膜燃料电池和高 温的固体氧化物燃料电池—发展迅速，被广泛认为将成 为未来人类社会中主要的动力来源，尤其是用于发电和 交通工具方面
而燃料电池最适宜的燃料就是氢。因此，科学家们预测， 氢能将与电能一起成为未来能源体系的两大支柱。
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21世纪将是“氢经济(Hydrogen economy)”时代