清洁能源 氢能 课件
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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)。
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%。
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%。
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。
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。
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。
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 。
7
为什么氢是永恒的能源？
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
Байду номын сангаас
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，
12
21世纪将是“氢经济(Hydrogen economy)”时代
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;
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。
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
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”。
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”。
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
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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)。
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%。
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%。
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。
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。
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。
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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。
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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 。
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为什么氢是永恒的能源？
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
Байду номын сангаас
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，
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21世纪将是“氢经济(Hydrogen economy)”时代
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;
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。
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
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”。
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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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
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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