氫能源的研究成果綜述---制備、儲(chǔ)存以及利用.doc

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1、氫能源的最新研究成果綜述…制備、儲(chǔ)存以及利用在法國(guó)小說《神秋?島》中有句話：“我相信，總有一天氫氣和氧氣會(huì)造產(chǎn)生光和熱的無盡源泉”。地球上的物質(zhì)&6%是山氫組成的，當(dāng)石化燃料危機(jī)以及山此帶來的環(huán)境危機(jī)越來越成為關(guān)系國(guó)計(jì)民生和人類未來的重要問題的吋候，一個(gè)全新的''氫能經(jīng)濟(jì)”的藍(lán)圖止在逐步形成。氫能是一種完全淸潔的新能源和可再生能源，它是利用石化燃料、核能和可再生能源等來產(chǎn)生氫氣，也可通過燃料電池化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能，用于發(fā)電及交通運(yùn)輸?shù)?述可用作各種能源的中間載體。氫可作為一種儲(chǔ)備的能源，如果利用豐富的過剩電能實(shí)現(xiàn)電解水制氫，可以建獨(dú)立的氫供應(yīng)站

2、，不必區(qū)域聯(lián)網(wǎng)。因此，氫與可再生-?次能源相結(jié)合可以滿足未來能源的所有需求。1、氫能源的優(yōu)越性氫作為能源有許多優(yōu)越性。水通過光分解可制得氫，水是収Z不盡，用Z不竭的原料,又十分低廉，地球的表而有是水，儲(chǔ)量很大。氫燃料燃燒后又生成水，是一種燃燒無害、十分清潔的能源。氫在儲(chǔ)存、輸送上比電力損失小，而且氫燃燒熱值1^,Ikg氫燃燒產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于3婕汽油或4.5婕焦炭的發(fā)熱量。但是在實(shí)際的應(yīng)用中氫的存儲(chǔ)與運(yùn)輸，以及利用太陽(yáng)能分解水制取氫，一直是制約氫能發(fā)展的問題。2、氫能源的制備與貯存氫能源的制備“純天然的氫能源”目前自然界是沒有的。氫能源是一種二次能源

3、。它更像是一種能量的載體，通過某種途徑制得，然后再用于另一種途徑。氫能源的熱值非常高，又不會(huì)產(chǎn)生污染（氫氣的燃燒產(chǎn)物即為水），因而是理想的二次能源。目前氫能源的制備方法非簾多，從傳統(tǒng)的電解水制氫，到微生物制氫。課本中已經(jīng)詳細(xì)介紹了電解水制氫的方法，因此這里看重介紹生物制氫的方法，以及最近美國(guó)科學(xué)家最新開發(fā)出的用糖來制取氫氣的方法。人們就己經(jīng)認(rèn)識(shí)到細(xì)菌和藻類具有產(chǎn)生分子氫的特性。在生物制氫研究領(lǐng)域，人們以碳水化合物為供氫體，利用純的光合細(xì)菌或厭氧細(xì)菌制備氫氣，并先后用一-些微生物載體或包埋劑，細(xì)菌固定化的一系列反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行了研究。到201U：紀(jì)90

4、年后期，人們直接以厭氧活性污泥作為天然產(chǎn)氣微生物，以碳水化合物為供氫體，通過厭氧發(fā)酵成功制備出生物氫氣，因而使生物制収成本大大降低，并使生物制氫技術(shù)在走向?qū)嵱没蕉辛藢?shí)質(zhì)性的進(jìn)展。任南琪等以丿犬氧活性污泥為菌種來源，以廢糖蜜為原料,采用兩相丿犬氧反應(yīng)器制備出氫氣,開創(chuàng)了利用非固定化菌種進(jìn)行生物制氫的新途徑，山于此技術(shù)采用的是混合菌種，在運(yùn)行中方便操作和管理，大大提高了生物制氫技術(shù)工業(yè)化的可行性，也成為國(guó)際上近來生物制氫技術(shù)研究的熱點(diǎn)。樊耀亭等以牛糞堆肥作為天然混合產(chǎn)氫菌來源，以蔗糖和淀粉為底物，通過厭氧發(fā)酵制備了生物氫氣。迄今為止，己研究報(bào)道的產(chǎn)

5、氫生物類群包括了光合生物（厭氧光合細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌和綠藻X非光合生物（嚴(yán)格厭氧細(xì)菌、兼性厭氧細(xì)菌和好氧細(xì)菌）和古細(xì)菌類群。瑕近，科學(xué)家利用合成生物學(xué)的方法，使用山13種酶紐成的混合物，將碳水化合物和水轉(zhuǎn)變成二氧化碳和氫氣。實(shí)驗(yàn)顯示，這一反應(yīng)在約30°C和1個(gè)大氣壓的條件下即可發(fā)生。將二氧化碳抽除后，氫氣進(jìn)入燃料電池產(chǎn)生電力，副產(chǎn)物水可以循環(huán)利用。在反應(yīng)中，氫是主要產(chǎn)物，效率比自然界里丿犬氧菌分解生物物質(zhì)產(chǎn)生氫的效率高3倍，每磅氫的成本可能低于1美元。氫能源的儲(chǔ)存液化儲(chǔ)存面臨兩大技術(shù)難點(diǎn)：一是氫液化能耗大，工程實(shí)際中，氫液化耗費(fèi)的能昴占液化氫能的30%；

6、二是液氫儲(chǔ)存容器的絕熱問題，山于儲(chǔ)槽內(nèi)液氫與環(huán)境溫差大，為控制槽內(nèi)液氫蒸發(fā)損失和確保儲(chǔ)槽的安全（抗凍、承壓），対儲(chǔ)槽及英絕熱材料的選材和儲(chǔ)槽的設(shè)計(jì)均有很高的要求。液氫儲(chǔ)罐一般分為內(nèi)外兩層，內(nèi)肚盛裝溫度為20K液氫，通過支承物置于外層売體中心，支承物可山長(zhǎng)長(zhǎng)的玻璃纖維帶制成，具有良好的絕熱性能。夾層中間填充多層鍍鋁滌綸薄膜，減少熱輻射。各薄膜之間放上絕熱紙，增加熱阻，吸附低溫下的殘余氣休。用真空泵抽去夾層內(nèi)的空氣，形成高真空便可避免氣體對(duì)流漏熱，液體注入管同氣體排放管同軸，均采用導(dǎo)熱率很小的材料制成，盤繞在夾層內(nèi)，因此通過管道的漏熱大大減小。儲(chǔ)罐內(nèi)膽

7、一般采用鋁合金、不銹鋼等材料制成，外売一般采用低碳鋼、不銹鋼等材料，也可采用鋁合金材料，減輕容器重量。通用公司“氫動(dòng)一號(hào)”試驗(yàn)車采用的高科技燃料罐即為雙層不銹鋼結(jié)構(gòu)，兩層罐體之間抽真空，并有鋁箔熱輻射反射層。液氫為攝氏零下253度，比液化天然氣的溫度要低100攝氏度°該燃料罐裝有75升液態(tài)氫，可以供汽車行駛400公里。FI木MusashiInstituteofTechnology也進(jìn)行了液氫汽車的研究，他們采用的液氫容器,容量達(dá)230L,內(nèi)膽外徑為800mm,山厚2.5mm的不銹鋼筒體兩端加裝半球形封頭構(gòu)成，容器工作壓力為490kPa,容器內(nèi)膽和外

8、売之間有100mm的空間，外殼材質(zhì)為鋁合金，壁厚5mm,容器總重120kg,蒸發(fā)率為每天2.5%?，F(xiàn)在有一種蔗間充滿中空微