——淺析氫能源的利用與發(fā)展
目前有多家燃氣公司特別是從事天然氣加氣站設備制造和提供商都進入了氫能源的利用的開發(fā)和研究，主要是把氫氣作為清潔能源在交通領域的應用。
其實，2017年5月，全國首個市場化建設運營的加氫站;位于丹灶的瑞暉加氫站建設完畢！2017年9月，上海首個氫能源基礎設施投資建設運營平臺成立，計劃在三至五年內建成''環(huán)上海加氫站走廊''。規(guī)劃到2020年，上海將聚集超過100家燃料電池汽車相關企業(yè)，于2025年建成50座加氫站，到2030年實現(xiàn)燃料電池汽車技術和制造總體達到國外同等水平，上海燃料電池汽車全產業(yè)鏈年產值突破3000億元。
''氫產業(yè).氫生活.氫未來''新聞發(fā)布會上，氫能早已過了''概念性''的階段，隨著對氫能行業(yè)專業(yè)知識的加深，也不會再''談氫色變''。學術界和行業(yè)界已經形成共識，只要按照規(guī)范去做氫能產業(yè)，安全程度是很高的。預計在未來的三到五年時間內，即2020年左右，氫能產業(yè)會進入一個爆發(fā)期。
1、 氫能的優(yōu)點
氫能是一種二次能源，它是通過一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油、天然氣可以直接開采，今下幾乎完全依靠化石燃料制取得到，如果能回收利用工程廢氫，每年大約可以回收到大約1億立方米，這個數(shù)字相當可觀。氫正是這樣一種在常規(guī)能源危機的出現(xiàn)和開發(fā)新的二次能源的同時，人們期待的新的二次能源。
氫位于元素周期表之首，原子序數(shù)為1，常溫常壓下為氣態(tài)，超低溫高壓下為液態(tài)。作為一種理想的新的合能體能源，它具有以下特點：
重量最輕：標準狀態(tài)下，密度為 0.0899g/l，－252.7℃時，可成為液體，若將壓力增大到數(shù)百個大氣壓，液氫可變?yōu)榻饘贇洹?/p>
導熱性最好：比大多數(shù)氣體的導熱系數(shù)高出10倍。
普遍元色：據(jù)估計它構成了宇宙質量的 75%，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。
回收利用：利用氫能源的汽車排出的廢物只是水，所以可以再次分解氫，再次回收利用。
理想的發(fā)熱值：除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。
燃燒性能好 :點燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范圍，而且燃點高，燃燒速度快
無毒：與其他燃料相比氫燃燒時最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會產生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質，少量的氮化氫經過適當處理也不會污染環(huán)境，且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復循環(huán)使用。產物水無腐蝕性，對設備無損。
利用形式多：既可以通過燃燒產生熱能，在熱力發(fā)動機中產生機械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉換成固態(tài)氫用作結構材料。
多種形態(tài)：以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應貯運及各種應用環(huán)境的不同要求。
耗損少：可以取消遠距離高壓輸電，代以遠近距離管道輸氫，安全性相對提高，能源無效損耗減小
利用率高：氫取消了內燃機噪聲源和能源污染隱患，利用率高。
運輸方便：氫可以減輕燃料自重，可以增加運載工具有效載荷，這樣可以降低運輸成本從全程效益考慮社會總效益優(yōu)于其他能源。
減少溫室效應：氫取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應
2、 氫能在交通能源的利用形式
氫能汽車是以氫為主要能量作為移動的汽車。一般的內燃機，通常注入柴油或汽油，氫汽車則改為使用氣體氫。氫內燃車和氫燃料電池車
1、 氫內燃車
氫內燃車是傳統(tǒng)汽油內燃機車的帶小量改動的版本。氫內燃直接燃燒氫，不使用其他燃料或產生水蒸氣排出。這些車的問題是氫燃料很快耗盡。載滿氫氣的油缸只能行駛數(shù)英里，很快便沒能量。另一方面，各色各樣的方法正在研究以減少耗用的空間，例如用液態(tài)氫或氫化物。
2、 氫燃料電池車
氫燃料電池通過液態(tài)氫與空氣中的氧結合而發(fā)電，根據(jù)此原理而制成的氫燃料電池可以發(fā)電用來推動汽車，提供家庭或工業(yè)用電或作為手機電池。
氫燃料電池能量密度更高（單位體積下約為傳統(tǒng)電池7倍）、加注更快（平均3~5分鐘）、綜合效率最高（29%），續(xù)航里程上限更高。號稱''加氫三分鐘，續(xù)航七百里''。
3、 氫能源站
在這一領域的應用技術有點類似當年的壓縮天然氣（車用CNG），需要氫能源發(fā)動機、氫能源站、氫氣儲氣瓶等。
車載氫氣罐在加油站中用一個特殊的泵來加氣，這和LNG（液化天然氣）汽車很像。由于是直接填充燃料，汽車上攜帶的燃料越多，汽車行駛里程就越大。搭載了70MPa的高壓儲氫罐，比CNG的20MPa高得不是一星半點。
下圖為電動汽車車載供氫系統(tǒng)原理圖，是不是和CNG汽車的原理極其相似。
3、 氫的制備技術與突破
世界各國正在研究如何能大量而廉價的生產氫。利用太陽能來分解水是一個主要研究方向，在光的作用下將水分解成氫氣和氧氣，關鍵在于找到一種合適的催化劑。在水中放入催化劑，在陽光照射下，催化劑便能激發(fā)光化學反應，把水分解成氫和氧。人們預計，一旦當更有效的催化劑問世時，水中取''火''——制氫就成為可能，到那時，人們只要在汽車、飛機等油箱中裝滿水，再加入光水解催化劑，那么，在陽光照射下，水便能不斷地分解出氫，成為發(fā)動機的能源。
科學家們還發(fā)現(xiàn)，一些微生物也能在陽光作用下制取氫。人們利用在光合作用下可以釋放氫的微生物，通過氫化酶誘發(fā)電子，把水里的氫離子結合起來，生成氫氣。前蘇聯(lián)的科學家們已在湖沼里發(fā)現(xiàn)了這樣的微生物，他們把這種微生物放在適合它生存的特殊器皿里，然后將微生物產生出來的氫氣收集在氫氣瓶里。
日本已找到一種叫做''紅鞭毛桿菌''的細菌，就是個制氫的能手。
美國宇航部門準備把一種光合細菌——紅螺菌帶到太空中去，用它放出的氫氣作為能源供航天器使用。
氫能源利用的兩個難點：氫氣難儲存，生產成本高，這是制約氫氣作為優(yōu)質能源不能大力推廣的關鍵因素，另外氫氣的貯存也是需要解決的問題。
氫能被譽為''終極能源''，其未來的產業(yè)化有無限的想象空間。
