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氢能广泛应用的关键,在于研制出成本低的制氢技术。目前,氢能利用技术开发已在世界主要发达国家和发展中国家启动,并取得不同程度的成果。美国已研制成功世界上第一辆以氢为燃料的汽车,可将60%-80%的氢能转换成动能,其能量转换率比普通内燃机高一倍。1989年,美国太平洋能源公司发明了能大量生产廉价氢燃料的新技术。可用于水分解的一种化学催化剂。用这种方法分解出来的氢成本很低,因而成为世界上最便宜的燃料[1-3,6]。
欧盟(EU)也加紧对氢能的开发利用。在2002-2006年欧盟第6个框架研究计划中,对氢能和燃料电池研究的投资为2,500万-3,000万欧元,比上一个框架计划提高了1倍。北欧国家2005年成立了“北欧能源研究机构”,通过生物制氢系统分析,提高生物生产氢能力。2005年7月,德国宝马( BMW)汽车公司推出了一款新型氢燃料汽车,充分利用了氢不会造成空气污染和可产生强大动力的两大优点。该车时速最高可达226 km/h,行驶极限可达400 km/h。日本研究氢能比较早,目前燃料电池是日本氢能的主要发展方向。日本政府为促进氢能实用化和普及,进一步完善了汽车燃料供给制,全国各地建造了不少“加氢站”,现在已有近百辆燃料电池车已经取得牌照上路,计划到2030年将发展到1500万辆[1-6]。
对我国来说,能源建设战略是国民经济发展之重点战略,我国化石能源探明可采储量中煤炭、石油、天然气分别占世界储量的11.6% ,2.6% ,0.9%。人均煤炭为世界平均值的1/ 2,石油仅为1/ 10左右,我国人口众多,人均资源严重不足。因此,寻找新的洁净能源对我国的可持续发展具有特别重要的意义。
2 储氢技术发展状况 2. 1 氢气的制备技术进展 2.1.1 目前制氢的主要方法
表1 获取氢气的方法
( table.1 methods of acquire hydrogen)
序号 |
方法 |
举例 |
1 |
轻金属与酸碱反应 |
2Na+2H2O—2NaOH +H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O—2NaAlO2+3H2↑ |
2 |
天然气分解制氢 |
CH4+H2O—CO+3H2 |
3 |
水煤气法制氢 |
H2O+C—CO+H2 |
4 |
电解水制氢 |
阴极:2K++2H2O+2e-—2K+2OH-+H2↑ 阳极:2OH-—H2O+0.5O2+2e- |
5 |
热化学循环分解水法 |
纯水的分解温度要高达4000℃以上,热化学循环分解水制氢就是在降低这一温度的条件下促使水分解,生产氢气和氧气。 |