氢能――理想的“绿色能源”

2020/2/151氢能——理想的“绿色能源”高一（6）班李雪制作2020/2/152020/2/1522020/2/153三、氢能氢能系统包括制氢、储氢、氢的应用三个方面，规模制氢和储氢是氢能研究和开发的两个重要领域。微生物制氢是一种无污染的经济制氢方法。该方法具有原料易得（如采用有机污染物为原料）、制氢成本低并可与治理环境污染相结合等优点，该技术六十年代中期就已提出，九十年代受到重视，德、日、美等一些发达国家制定了生物制氢的发展计划，我国近年也已开发出以厌氧活性污泥对有机废水发酵制取氢气的技术，生产成本低于电解水制氢，并能以中试规模制氢，产氢率达5.7m3/m3反应器/d，被列入我国2000年十大科技进展。2020/2/154氢能氢被认为是理想能源，热值高、无污染。但是氢作为能源，存在两个问题，一是氢的来源，只能通过电解水，太阳能分解水，生物制氢，以及化工、冶金等流程制氢，这就需要消耗能源；二是氢在存储、运输及应用过程中容易发生爆炸，加氢对材料产生氢脆、氢腐蚀，以及氢渗漏等，所以近年来对储氢材料的研究很多。2020/2/155－种储氢方式是将材料与氢结合成为氢化物，需要时加热放氢，放完后还可继续充氢。国内外一些厂家利用上述储氢合金制造氢能汽车，但由于有些技术问题有待解决，价格又无竞争能力，离产业化尚远。2020/2/156氢能的开发与利用氢能的特点：1、是自然界存在最普遍的元素2、发热值高3、氢燃烧性能好，点燃快4、氢本身无毒5、氢能利用形式6、理想的清洁能源之一……2020/2/157氢气的贮存和运输问题碳纳米管储氢材料2020/2/158氢能的开发与利用第三课时2020/2/159氢能的开发与利用•【思考】通过初中化学的学习，我们知道了氢能是最好的洁净，高效的新型能源，那么为什么可以这样说呢，氢能有什么优点呢？2020/2/1510氢能的开发与利用氢能的特点：1、资源不受限制2、发热值高3、燃烧产物不会污染环境……氢能被人们称为理想的“绿色能源”2020/2/1511氢能的开发与利用•【思考】目前人类有哪些途径可以来利用氢能呢？2020/2/1512氢能的开发与利用•3.氢能的利用途径①氢气燃烧放热（如液态氢作为火箭燃料）②用高压氢气，氧气制作氢氧燃料电池③利用氢的热核反应释放的核能（氢弹）2020/2/1513H2OH2、O2用于燃料电池，化学能转化为电能使用催化剂，利用太阳能分解水电解，电能转化为化学能燃烧，释放热能2020/2/1514氢能的开发与利用•【思考】氢能是一种理想的，极有前途的二级能源，它被人们视为理想的“绿色能源”，大家知道几种产生氢能的方式？这些方式有哪些优点和缺点呢？2020/2/1515氢能的开发与利用2.氢能的产生方式①以天然气，石油和煤为原料，在高温下与水蒸气反应②电解水制氢气③利用太阳能分解水制氢气④利用蓝藻等低等植物和微生物在阳光作用下释放氢气缺点：消耗大量的电能，成本高③④最佳方式2020/2/1516氢能的开发与利用•阅读教材P51”拓展视野“，了解什么是储氢材料及工作原理.2020/2/15171、常压储氢2、高压储氢3、液氢储氢4、金属氢化物5、吸附储氢密度高、但能耗大、且有自然挥发2、氢气的储存2020/2/1518一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。其储氢能力很强。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍。储氢合金都是固体，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，因此是一种极其简便易行的理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合金，主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。2020/2/1519碳纳米管储氢材料2020/2/1520据PhysOrg网2005年10月24日消息，最近一家名为Engineuity的以色列公司发明了一种能够在汽车内产生氢气的技术系统，而且只需要使用镁和铝等普通金属。这一技术将完全解决汽车在氢气制造、运输和储存方面的所有相关难点。2020/2/15212020/2/1522氢能的开发与利用2020/2/1523对许多人来说，“氢能”并不是一个十分熟悉的字眼。事实上，在传统的煤炭、石油和天然气等化石燃料给人类带来环境污染、温室效应等诸多问题的当今，许多国家，尤其是许多发达国家已将“洁净”的氢能作为自己的未来能源而加紧研究。2020/2/1524氢能被提上人类未来能源的议程是大势所趋。众所周知，当今世界，为了解决能源短缺、环境污染日益严重和经济持续发展等问题，洁净的新能源和可再生能源的开发已是迫在眉睫。对我国来说，交通运输的能耗所占比重愈来愈大，与此同时，汽车尾气污染已经成为大气污染特别是城市大气污染的最重要因素。2020/2/1525由此可以看出，寻找新的洁净能源无论对整个世界还是对我国的可持续发展都有着特别重要的意义。氢能作为一种洁净的可再生能源，同时又具有可储可输的特点，从长远上看，它的发展可能带来能源结构的重大改变，而在目前它是一种理想的低污染或零污染的车用能源，国际上公认在不远的将来氢燃料汽车将是解决城市大气污染的最重要途径之一。因此，氢能作为解决当前人类所面临困境的新能源而成为各国大力研究的对象便是情理之中的事了。2020/2/15261、氢能的三大优势1）、燃烧放出的热量多2）、燃烧产物是水，不污染环境3）、制备的原料是水。资源不受限制2020/2/15272、氢能的产生方式1）、以天然气、石油、和煤为原料，在高温下与水蒸气反应制得2）、以天然气、石油、和煤为原料，用部分氧化法制得3）、电解水制得4）、生物质气化制得5）、光解水制得2020/2/15283、氢能的利用途径1）、燃烧放热2）、用于燃料电池，释放电能3）、利用氢的热核反应释放的核能2020/2/15294、氢气的储存1、常压储氢2、高压储氢3、液氢储氢4、金属氢化物5、吸附储氢密度高、但能耗大、且有自然挥发2020/2/1530•一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。2020/2/1531其储氢能力很强。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍。储氢合金都是固体，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，因此是一种极其简便易行的理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合金，主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。2020/2/1532化石燃料与水蒸气反应化石燃料部分氧化生物质气化氢能产生氢气水氢能的利用核能光分解用于燃料电池释放电能2020/2/1533氢能的开发与利用2020/2/15341、氢能的三大优势1）燃烧放出的热量多2）燃烧产物是水，不污染环境3）制备的原料是水,资源不受限制2020/2/15352、氢能的产生方式1）电解水制得2）生物质气化制得3）以天然气、石油和煤为原料，在高温下与水蒸气反应制得4）以天然气、石油和煤为原料，用部分氧化法制得5）光解水制得2020/2/15363、氢能的利用途径1）燃烧放热2）用于燃料电池，释放电能3）利用氢的热核反应释放的核能