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氢能源利用和前景本讲稿第一页，共十一页 以氢作为能源载体这一构想最早是出现在儒勒.凡尔纳1874年发表的小说神秘岛之中。他在书中写道：将会有一天，水将会成为一种燃料，氢和氧元素都将被提取出来单独使用或者聚合使用。这将会提供无尽的光能和热能，这是连煤都做不到的。所以，当煤使用光后，水将会成为将来的煤，来用于供热。H H本讲稿第二页，共十一页 氢能源是一种清洁的化学能源，因为它在大气中与氧反应或者燃烧仅生成水。氢能也是一种二次能源，像电能一样，不能直接得到，需要其他的一次能源来生产。氢能源有很多特点：它能和其他现有的能源系统相匹配；易于实现到电能和热能的转化；有多种形式可以生产氢能源；转化率高；无CO2排放。所以氢能源可以作为现在的化石能源到未来可再生新型能源的一个桥梁。以便实现未来的能源系统可持续性和循环性。H H本讲稿第三页，共十一页 在氢能源系统中，氢能源的生产是基础；氢能的储存和运输是大规模应用的关键过程，燃料电池是核心技术。同电能一样，氢能也可作为一种商品，并且与电能相辅相成。H H本讲稿第四页，共十一页H H本讲稿第五页，共十一页氢能源利用技术概述：作为一种理想的能源承载体，氢能可以以多种方式获取。氢能将作为从化石能源到新型可循环能源的转变的一种过渡能源。氢能源燃料电池具有清洁和灵活的特点，可应用于各种系统。这也是能源利用的一直新方式。氢能能够作为中国日后大力发展的能源原因有以下：1）可代替石油作为新型运输能源；2）作为一种新的能源承载方式，可提高能源效率：3）清洁能源；4）可作为一种分布式能源，可提高能源系统系统和安全性；5）可降低CO2排放。Utilization本讲稿第六页，共十一页核心技术问题一、高效、清洁、低廉的生产技术 二、大容量贮存技术三、燃料电池技术Utilization本讲稿第七页，共十一页一、高效、清洁、低廉的生产技术 以大规模化石能源来生产氢能的技术已经非常成熟。但效率过低仅能达50%60%的生产率。从实际应用考虑，生产率必须达到70%，才能保证燃料电池车利用效率达到40%或者更高（一般的汽油车的利用效率为15%30%）。这就需要高效、低成本、最优化的生产系统。此外，还应加强对氢能源分散式生产领域的研究，以便可以应用现有的运输方式来输送原料和成品，例如电力系统、天然气管道、车辆。现在看来最好的方式是建立氢加油站（加氢站）和提供分散式资源。另外，应大力发展以其他可再生能源来支持氢能的生产。Utilization本讲稿第八页，共十一页二、大容量贮存技术 氢能的储存是氢能利用技术的一个重要方面。需要做到安全性高、效率高、体积小、重量轻、密度大。以现在的状况来看，离实际应用还有很大的距离。这也是大规模氢能利用的一个瓶颈。所以在储存机理和初始理论上需要创新，以便能找到新型的储存-释放方式，并且这能推动整个氢能源利用的发展。Utilization本讲稿第九页，共十一页三、燃料电池技术 燃料电池是氢能源利用的最终形式。虽然在当今的商业应用中，在移动领域有了很多种形式的燃料电池，但是在分散式的供给站和微型供给方式上的很多关键技术问题还没有得到解决，想要实现商业价值的进程也非常缓慢。面临的问题主要有：1.关键组件和材料成本过高（如电解质膜、双极板和催化剂）2.燃料与氧化剂的循环系统、水管理控制系统、热管理控制系统都需要进一步优化 3.电池在长期使用的情况下的可靠性、稳定性和对环境的适应性都需要进一步提高 4.电池的结构和制备工艺需要改善Utilization本讲稿第十页，共十一页不同时间点的科学技术目标 我国将逐步发展运输领域和分散式发电站的建立。根据相关专家的预测，50年的发展如下：20082020，燃料电池汽车仍处于研发阶段，小规模的商业应用。在2020年，燃料电池汽车的产量占汽车行业的1%，即150000辆；燃料电池的分散式发电量可达100000kw，占总发电量的0.014%。燃料电池汽车的热负荷占汽车行业总热负荷的0.15%20202035，燃料电池汽车将会实现商业价值，处于应用阶段.2030年产量可达5%8%（1千万辆）；燃料电池的分散式发电量达1000000kw，占全行业的0.1%；燃料电池汽车的热负荷占汽车行业总热负荷的1.5%，即2GW20352050，燃料电池汽车仍处于应用和商业生产阶段，2050年产量将会占汽车行业的1/3(大于5千万辆)；燃料电池的分散式发电量达5GW，占全行业的0.25%；燃料电池汽车的热负荷占汽车行业总热负荷的7.5%，即10GWH H本讲稿第十一页，共十一页