探究氢能的定义和特点

化学元素氢(hydrogen)在元素周期表中位于第一位,它是所有原子中最细小的。众所周知,氢原子与氧原子化合成水,但氢通常的单质形态是氢气(H 2),它是无色无味、极易燃烧的双原子气体,氢气是最轻的气体。在0℃和1个大气压(101325Pa)下,每升氢气只有0.0899g重——仅相当于同体积空气重量的2/29。氢是宇宙中最常见的元素,氢及其同位素占到太阳总质量的84%,宇宙质量的75%都是氢。

氢能是一种高效清洁的二次能源,具有许多独特的优点：第一,氢能来源广泛,可以从化石能、核能、可再生能源中制取,有利于摆脱对石油的依赖；第二,氢能作为燃料,能在传统的燃烧设备中进行能量转化,与现有能源系统易兼容；第三,氢能通过燃料电池技术转化能量,比利用热机转化效率更高,而且无环境污染；第四,氢能可储存,与电力并重而且互补。

氢是一种能源载体,人们可以大规模地利用储藏在氢中的能量。大约250年前人们就发现了氢,约150年前氢获得工业应用。在使用天然气之前,人们就使用所谓的城市瓦斯,在广泛使用的由煤制取的城市煤气中,氢的含量高达50%以上。但是人们对氢作为能源的认识并不深刻。随着石化能源的资源枯竭和所带来的危害日益严重,人们开始更加关注氢能。

为什么氢能将是人类未来的能源?因为氢具备如下一些其他能源所没有的特点。

(1)氢的资源丰富。在地球上的氢主要以化合物(如水)的形式存在。水是地球的主要资源,地球表面的70%以上被水覆盖。水就是地球上无处不在的“氢矿”。(www.xing528.com)

(2)氢具有可再生性。氢由化学反应产生电能(或热)并生成水,而水又可由电解再转化为氢和氧,如此循环,永无止境。

(3)氢气具有可储存性。氢可以像天然气一样,很容易地被大规模储存。这是氢能和电能、热能最大的不同。在电力过剩的地方和时段,可以用氢的形式将电能或热能储存起来,这也使氢在可再生能源的应用中可以起到其他能源载体所起不到的作用。

(4)氢能是最环保的能源之一。利用低温燃料电池,通过电化学反应,将氢转化为电能和水,过程中不排放CO2和NO,没有任何污染；使用氢燃料内燃机,也是显著减少污染的有效方法。

氢由于具有以上特点,可以同时满足资源、环境和可持续发展的要求,是其他能源所不能比拟的,所以备受重视。能源是我国可持续发展的基础,没有能源,就谈不上发展。能源问题是任何政府都不能忽视的大问题。由于石油供求的巨大缺乏,我国今后将逐步调整以煤为主的能源供应战略,同时要着重改善能源利用对环境的影响,提高能源利用效率,建立能源供应和安全保障体系。为了达到这一目标,就不能不研究氢能,不能不利用氢能。