初中化學(xué)?未來(lái)人類的清潔能源??氫能

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中化學(xué) 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


資源減少、能源短缺、環(huán)境污染日益嚴(yán)重。為了我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略國(guó)策,尋找潔凈的新能源和可再生能源來(lái)替代化石能源已經(jīng)迫在眉睫。氫能以其熱值高、無(wú)污染、來(lái)源豐富等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到人們的重視,被稱為21世紀(jì)的理想能源。是人類能夠從自然界獲取的、儲(chǔ)量非常豐富而且高效的含能體能源。

國(guó)際能源界預(yù)測(cè),21世紀(jì)人類社會(huì)將告別化石能源,進(jìn)入氫能經(jīng)濟(jì)時(shí)代?v觀世界能源發(fā)展戰(zhàn)略,專家們認(rèn)為,氫將在2050年前取代石油而成為主要能源,人類將進(jìn)入完全的氫經(jīng)濟(jì)社會(huì)。

長(zhǎng)期以來(lái)煤炭、石油等礦物燃料的廣泛使用,已對(duì)全球環(huán)境造成嚴(yán)重污染,甚至對(duì)人類自身的生存造成威脅;同時(shí)礦物燃料是不可再生能源,也會(huì)隨著過(guò)度開(kāi)采而枯竭。因此,新型替代型清潔能源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是大勢(shì)所趨,氫能作為理想的清潔能源之一,已引起人們的廣泛重視。有科學(xué)家認(rèn)為,氫能是未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉粗,將以其?yōu)異的使用性能在未來(lái)能源領(lǐng)域中扮演重要的角色。氫能是通過(guò)氫氣和氧氣反應(yīng)所產(chǎn)生的能量。氫能是氫的化學(xué)能,氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn),是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì),它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%。由于氫氣必須從水、化石燃料等含氫物質(zhì)中制得,因此是二次能源。工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多,常見(jiàn)的有水電解制氫、煤炭氣化制氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制氫等。氫能具有以下主要優(yōu)點(diǎn):燃燒熱值高,每千克氫燃燒后的熱量,約為汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。燃燒的產(chǎn)物是水,是世界上最干凈的能源。資源豐富,氫氣可以由水制取,而水是地球上最為豐富的資源。目前,氫能技術(shù)在美國(guó)、日本、歐盟等國(guó)家和地區(qū)已進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)施階段。

隨著社會(huì)的發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)氫氣需求呈現(xiàn)兩個(gè)變化,一是氫氣需求量的增加,一是制氫規(guī)模朝著多元化格局方向發(fā)展。近年來(lái),隨著環(huán)境法規(guī)的日益嚴(yán)格,汽車尾氣中NOx與S0x的允許排放量逐步降低,使氫氣在石油煉制方面的用量呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。氫氣作為一種清潔能源,是礦物能源的一種有效補(bǔ)充。低溫燃料電池已經(jīng)步人了商業(yè)化時(shí)代,其較高的能量轉(zhuǎn)換效率引起廣泛關(guān)注。這需要不含或少含COx的制氫技術(shù)。對(duì)于汽車燃料電池來(lái)說(shuō),需要即發(fā)即止的制氫技術(shù)。制氫技術(shù)變化是提高制氫效率、降低氫氣成本的長(zhǎng)期動(dòng)力。從過(guò)去的實(shí)踐來(lái)看,可再生資源制氫技術(shù)進(jìn)步還算令人滿意。礦物燃料制氫技術(shù)也取得了一些進(jìn)展,但燃料不同則表明出不同的差異。

目前,氫能做為2次能源,其用途主要有以下幾個(gè)方面:液氫作為一種高能燃料用于航天飛機(jī)、火箭及城市公共汽車中,據(jù)報(bào)道,世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家在1993年就已經(jīng)開(kāi)發(fā)出以液氫為燃料的城市公共汽車;氫氣作為保護(hù)氣應(yīng)用于電子工業(yè)中,如在集成電路、電子管、顯象管等的制備過(guò)程中,都是用氫作為保護(hù)氣的;在煉油工業(yè)中用氫氣對(duì)石腦油、燃料油、粗柴油、重油等進(jìn)行加氫精制,提高產(chǎn)品的質(zhì)量及除去產(chǎn)品中的有害物質(zhì)如硫、氮及重金屬,還可以對(duì)不飽和烴進(jìn)行加氫精制;氫氣在冶金工業(yè)中可以作為還原劑將金屬氧化物還原為金屬,在金屬高溫加工過(guò)程中可以作為保護(hù)氣;在食品工業(yè)中,食用的色拉油就是對(duì)植物油進(jìn)行加氫處理的產(chǎn)物,植物油加氫處理后性能穩(wěn)定、易存放,且有抵抗細(xì)菌生長(zhǎng)、易被人體吸收的功效;在精細(xì)有機(jī)合成工業(yè)中,氫氣也是重要的合成原料之一;在合成氨工業(yè)中氫氣是重要的原料之一;氫氣還可以作為填充氣在氣象觀測(cè)中應(yīng)用。

值得著重說(shuō)明的是,近l0幾年發(fā)展起來(lái)的氫燃料電池可直接應(yīng)用于航天航海和陸地交通運(yùn)輸,氫能作為未來(lái)最有前途的新能源地位已初見(jiàn)端倪。氫能是21世紀(jì)解決化石能源危機(jī)和緩解環(huán)境污染問(wèn)題的綠色能源。實(shí)現(xiàn)氫能的利用,氫的儲(chǔ)運(yùn)是目前要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

水和陽(yáng)光可稱是取之不盡的物質(zhì)。從水中獲得的氫作為能源使用后又回到了水的形態(tài),是一種完全的可持續(xù)開(kāi)發(fā)和利用。

考慮到近幾年太陽(yáng)能光解水制氫技術(shù)的迅猛發(fā)展和巨大突破,有可能在未來(lái)的二三十年內(nèi)就走向?qū)嵱没,使太?yáng)能光解水制氫產(chǎn)業(yè)化成為現(xiàn)實(shí)。該技術(shù)的應(yīng)用將帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益,并帶給人類使用能源的革命性變革。


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