氢能：取之不竭的能源

5.取之不尽、用之不竭——氢能

有的同学小时候玩过氢气球吧，那么你知道为什么这些气球能高高地飞起来吗?

原来，氢的密度比空气小，所以充满氢气的气球能在天空越飞越高，直到消失在你的视线之外。其实，氢也是一种能源呢！

氢气球

氢能是一种二次能源，它不像煤、石油和天然气那样，可以直接从地下开采，而是通过一定的方法，利用其它能源提取出来的。

随着石化燃料消耗量的日益增加，石化燃料储量正日益减少，终有一天这些资源要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖石化燃料、储量丰富的新能源。

氢正是这样一种能源，在常规能源出现危机和开发新的二次能源的同时，是人们期待的新的二次能源。

氢能及燃料电池

（1）氢能的特点

作为能源，氢有以下特点：在所有元素中，氢的重量最轻；在所有气体中，氢气的导热性最好，它比大多数气体的导热系数高出10倍。因此，在能源工业中氢是极好的传热载体；氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存在水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍；除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，是汽油发热值的3倍；氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快；氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用；氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用；氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。

氢能汽车

科学小知识

氢元素

氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。(www.xing528.com)

（2）氢能行业发展概况

氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，人类对氢能应用自200年前就产生了兴趣。自20世纪70年代以来，世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能的研究。

早在1970年，美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”的概念。1976年美国斯坦福研究院就开展了氢经济的可行性研究。20世纪90年代中期以来多种因素的汇合增加了氢能经济的吸引力。

利用氢能作为动力的小飞机

这些因素包括：持久的城市空气污染、对较低或零废气排放的交通工具的需求、减少对外国石油进口的需要、二氧化碳的排放和全球气候变化、储存可再生电能供应的需求等。

氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源，是人类的战略能源发展方向。世界各国如冰岛、中国、德国、日本和美国等不同的国家之间在氢能交通工具的商业化的方面已经出现了激烈的竞争。虽然其他利用形式是可能的（例如取暖、烹饪、发电、航行器、机车），但氢能在小汽车、卡车、公共汽车、出租车、摩托车和商业船上的应用已经成为焦点。

中国对氢能的研究与发展可以追溯到20世纪60年代初，中国科学家为发展本国的航天事业，对作为火箭燃料的液氢的生产、H₂、O₂燃料电池的研制与开发进行了大量有效的工作。将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发，则是从20世纪70年代开始的。现在为进一步开发氢能，推动氢能利用的发展，氢能技术已被列为国民经济发展计划的重要一部分。

氢燃料电池技术一直被认为是利用氢能，解决未来人类能源危机的终极方案。上海一直是中国氢燃料电池研发和应用的重要基地，包括上汽、上海神力、同济大学等企业、高校，也一直在从事研发氢燃料电池和氢能车辆。

随着中国经济的快速发展，汽车工业已经成为中国的支柱产业之一。2007年中国已成为世界第三大汽车生产国和第二大汽车市场。与此同时，汽车燃油消耗也达到8000万吨，约占中国石油总需求量的1/4。在能源供应日益紧张的今天，发展新能源汽车已迫在眉睫。用氢能作为汽车的燃料无疑是最佳选择。

虽然燃料电池发动机的关键技术基本已经被突破，但是还需要更进一步对燃料电池产业化技术进行改进、提升，使产业化技术成熟。这个阶段需要政府加大研发力度的投入，以保证中国在燃料电池发动机关键技术方面的水平和领先优势。这包括对掌握燃料电池关键技术的企业在资金、融资能力等方面予以支持。

除此之外，国家还应加快对燃料电池关键原材料、零部件国产化、批量化生产的支持，不断整合燃料电池各方面优势，带动燃料电池产业链的延伸。

同时，政府还应给予相关的示范应用配套设施，并且支持对燃料电池相关产业链予以培育等，以加快燃料电池车示范运营相关的法规、标准的制定和加氢站等配套设施的建设，推动燃料电池汽车的载客示范运营。有政府的大力支持，氢能汽车一定能成为朝阳产业。

总之，在众多新能源中，氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等优点脱颖而出，势必会成为21世纪的理想能源。氢能可以作为飞机、汽车的燃料，也可以用作推动火箭的动力等。