氢能源百科
氢能源是液态氢燃料。燃烧一克氢能释放出142千焦耳的热量,是汽油发热量的3倍。它燃烧的产物是水,没有灰渣和废气,不会污染环境。
氢燃烧时最清洁,除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。
氢能源的产品特点
氢是一种无色的气体。燃烧一克氢能释放出142千焦耳的热量,是汽油发热量的3倍。它燃烧的产物是水,没有灰渣和废气,不会污染环境。
氢的重量特别轻,它比汽油、天然气、煤油都轻多了,因而携带、运送较不方便,但氢作为燃料仍然被认为将会成为21世纪最理想的能源。氢燃料作为能源的突出特点是无污染、效率高、可循环利用。
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氢能源加氢站
国际油价持续走高,许多国家都在寻找替代能源。通用汽车与壳牌氢能源公司在美国首都华盛顿联合推出了全美第一个加氢加油站,为普通汽车提供加油服务,并为燃料电池车加氢。
加氢设施与普通加油站内的设施没有太大区别,加氢过程与一般汽油车加油类似。加氢站面积比一般加油站大,由氢气分离厂和加气台两部分组成。氢气分离厂内设有氢气分离罐,工程人员向罐内输入水,在电力的作用下,水便分离成氢气和氧气。分离出的氧气通过管道向空中释放,同时将氢气收集在密封压力罐内加压、储存,再通过高压管道为氢汽车加氢。
氢是易燃物,所以人们首先会想到加氢站和氢汽车的安全性。据专家介绍,加氢站内的高压罐和管道的压力虽然高达5700大气压单位,但科研人员成功地解决了管道压力问题,顾客加氢时绝对安全。氢汽车不以燃烧氢气为动力,而是经由汽车内的燃料电池与氢气反应,产生电流作为动力。
氢能源的应用
氢能源的优点有很多:
1、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;
2、属于不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源;
3、发热值高: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;
4、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;
5、无毒、无污染;
6、多种形态: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;
7、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;
8、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,这样可以降低运输成本从全程效益考虑社会总效益优于其他能源;
9、减少温室效应:氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应。
扩展资料:
氢能制备方法:
1、甲烷催化热分解制氢
甲烷分解1mol氢气需要37.8KJ的能量,排放CO20.05mol。该法主要优点在于制取高纯氢气的同时,制的更有经济价值、易于出场的固体碳,从而不向大气排放二氧化碳,减轻了温室效应。由于基本不产生CO2,被认为是连接化石燃料和可再生能源之间的过渡工艺。但生产成本不低,如果副产物碳能具有广阔的市场前景,该法将会成为一种很有前途的制氢方法。
2、生物制氢
利用生物制氢技术,可节约不可再生能源,减少黄精污染,可能成为未来能源制备技术的主要发展方向之一。生物制氢是利用微生物在常温、常压下以含氢元素物质(包括植物淀粉、纤维素、糖等有机物及水)为底物进行酶生化反应来制的氢气。迄今为止,以研究报道的产氢生物可分为两大类:光合生物(厌氧光合细菌、蓝细菌和绿藻)和非光合生物(严格厌氧细菌、兼性厌氧细菌和好氧细菌)。
中国氢能技术
氢能分为“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”
氢能是一种二次能源,主要制备方式包括煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢、工业副产制氢、炼厂气制氢、焦炉煤气制氢等。氢能根据生产的来源,可以分为“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”。灰氢来源于化石燃料,成本低,但是碳排放量大。蓝氢也是来源于化石燃料,但使用了碳捕捉、利用与储存(CCUS)等先进技术,碳排放量较小。绿氢是利用可再生能源(太阳能、风能等)制备的氢气,制备过程没有碳排放,但是成本较高。
中国氢气产量达到3342万吨
根据中国煤炭工业协会数据,在2017-2021年中国氢气产量逐渐增长,2021年氢气产量约3342万吨,较2020年增长33.68%。
2030年以后中国氢能需求量将激增
根据中国氢能联盟的预测,2020年以后中国氢能需求将持续增加,尤其是2030年以后,为达成“碳中和、碳达峰”的目标,氢能需求量将大增。到2060年,中国氢能年需求将超过1.3亿吨。
加氢站数量超270座
燃料电池车是氢能的主要应用领域之一,而加氢站是给氢能源汽车提供氢气的重要基础设施。随着中国新能源汽车产业规模增长,加氢站需求提升,中国加氢站数量也逐年增长。截止2022年6月,中国加氢站数量超过270座,较2018年加氢站数量增长超10倍。
行业政策解解读
中国氢能行业处于发展初期,达到行业成熟期仍有较长的路要走。国家发改委和国家能源局2022年3月发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,提出到2025年可再生能源制氢量达到10-20万吨/年,到2035年形成较为完善的创新体系,到2035年,形成多元应用生态。
综上所述,氢能根据生产的来源,可以分为“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”。2021年底,中国氢能产量超过3300万吨。从需求端看,未来中国氢能需求量将持续增长,到2060年预期年需求超1.3亿吨。从下游应用看,中国加氢站数量超过270座。根据《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》等规划,未来中国氢能产业将逐渐完善。
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国氢能源行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》