清洁能源氢能专业知识讲座

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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% H 2 + 80% CH 4，尾 气中CO x(CO 与CO 2)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。
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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
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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
? 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，
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。
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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) 。
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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，
不排放CO 2和NOx；使用氢燃料内燃机，也可显著减少 污染。 ? 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
? 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”。
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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。
? 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；
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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
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制氢
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
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美国能源部 Hydrogen Posture Plan
? 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
一次能源
二次能源
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 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模 仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。
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）
? 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。