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氢和氧化剂发生反应放出的热能;利用氢和氧化剂在催化剂作用下的电化学反应直接获取电能及利用氢的热核反应释放出的核能。我国早已试验成功的氢弹就是利用了氢的热核反应释放出的核能,是氢能的一种特殊应用。我国航天领域使用的以液氢为燃料的液体火箭,是氢用作为燃料能源的典型例子。近年来,我国科学工作者在这方面进行了大量的基础xìng研究和开发xìng工作。西安交通大学曾进行过“氢燃烧和动力循环的研究”及“氢燃烧流场的研究及氢火焰xìng能评价”。浙江大学新材料所与内燃机所合作成功的改装了一辆燃用氢—汽油混合燃料的中巴车,通过添加约4.7wt%氢气进行的氢—汽油混合燃料燃烧,平均节油率达44%。我国自行研制的30kW氢燃料电池电动汽车,计划在2000年完成。目前,PEMFC电源系统的应用开发,将成为推动氢能利用的新动力。
为进一步开发氢能,推动氢能利用的发展,“氢能技术”已被列入《科技发展“十五”计划和2015年远景规划(能源领域)》。
四、发展预测
氢能开发利用首要解决的是廉价的氢源问题。从煤、石油和天然气等化石燃料中制取氢气,国内虽已有规模化生产,但从长远观点看,这已不符合可持续发展的需要。从非化石燃料中制取氢气才是正确的途径。在这方面电解水制氢已具备规模化生产能力,研究降低制氢电耗有关的科学问题,是推广电解水制氢的关键。光解水制氢其能量可取自太阳能,这种制氢方法适用于海水及淡水,资源极为丰富,是一种非常有前途的制氢方法。
储氢技术是氢能利用走向实用化、规模化的关键。根据技术发展趋势,今后储氢研究的重点是在新型高xìng能规模储氢材料上。国内的储氢合金材料已有小批量生产,但较低的储氢质量比和高的价格仍阻碍其大规模应用。镁系合金虽有很高的储氢密度,但放氢温度高,吸放氢速度慢,因此研究镁系合金在储氢过程中的关键问题,可能是解决氢能规模储运的重要途径。近年来,纳米碳在储氢方面已表现出优异的xìng能,有关的研究国内外尚处于初始阶段,应积极探索纳米碳作为规模储氢材料的可能xìng。
在氢能利用方面,燃料电池发电系统仍是实现氢能应用的重要途径。在我国质子交换膜燃料电池已有技术基础上,除继续加强大功率PEMFC的关键技术研究外,还应注意PEMFC系统工程关键技术开发和系统技术集成,这是PEMFC发电系统走向实用化过程的关键。此外,天然气重整制氢技术开发与实用化对在我国推广PEMFC发电系统有着重要的现实意义。PEMFC电动汽车具有零排放的突出优点,在各类电动汽车发展中占有明显的优势。
氢能所具有的清洁、无污染、效率高、重量轻和储存及输送xìng能好、应用形式多等诸多优点,赢得了人们的青睐。利用氢能的途径和方法很多,例如:航天器燃料、氢能飞机、氢能汽车、氢能发电、氢介质储能与输送,以及氢能空调、氢能冰箱等等,有的已经实现,有的正在开发,有的尚在追求和探索。随着科学技术的进步和氢能系统技术的全面进展,氢能应用范围必将不断扩大,氢能将深入到人类活动的各个方面,直至走进千家万户。
文章内容转载自《中国新能源与可再生能源1999白皮书》中国计划出版社出版