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一、
在未来的人类社会能源体系中，
氢能为何具
有举足轻重的地位？
技术和经济的发展以及人口的增长，
使得人们对能源的需求越来越大。
目前
以石
油、
煤为代表的化石燃料仍然是能源的主要来源。
一方面，
化石燃料的使用
带来了严重的环境污染，大量的
CO
2
、
SO
2
、
NO
x
气体以及其他污染物，导致了
温室效应的产生和酸雨的形成。
另一方面，
由于化石燃料的不可再生性和有限的
储量，日益增长
的能源需求带来了严重的能源危机。
太阳能、风能、生物质、
地热能、潮汐能具有丰富、清洁、可再生的优点
,
近年来受到了
国际社会的广泛关注。
尤其以太阳能、
风能以及生物质能，
更被视
为未来能源的主力军。
根据简单估算
，
太阳能的利用率为
20%
时，
利用陆地面积
的
0.1%
就足以提供满足当前全球的能量需求。而中国仅仅依靠风力发电，就足
以使目前的发
电量翻一番。
然而，
这些可再生资源具有间歇性、
地域特性，
并且
不易储存和运输的特点，
氢以其清洁无污染、
高效、
可储存和运输等优点，
被视
为最理想的能源载体。
氢能作为一种新能源，其应用前景十分广阔。目前，美国、德国、日本在氢
能和储氢金属利用方面已接近实用化了。日本发展了以氢为燃料的压缩发动机。
美国不
仅在轿车上，
而且在公共汽车、
摩托车、
拖拉机等交通运输工具上都进行
了氢能的实用性研究。我国在研究用氢能作热能方面已
取得一定成果。
1980
年，
我国研制
成功了第一辆燃氢汽车。通过试验，证明若在汽油中加入
4%
的
氢气，
则可节油
40%
，
而且无需对汽油发动机作很大的改进，
废气中的一氧化碳也可减
少十分之九。
此外，
氢燃
料电池用于航天器、
潜艇和其它运输工具也是十分方便的。
大型
燃料电池发电站已开始商业化，
日本、
美国和欧洲一些国家正在开发各种燃料电
池发电。
为什么氢能将是人类未来的能源？因为氢能具备其他能源所没有的特点。
氢的资源丰富。
在地球上的氢主要以
其化合物如水和碳氢化合物石油、天然气等的形式存
在。
而水是
地球的主要资源，
地球表面的
70%
以
上被水彼盖，
即使在大陆，
也有
丰富的
地表和地下水。水就是地球上无处不在的“氢矿”
。氢的来源多样性。可
以通过各种一次能源
(
可以是化石燃料，如天然气、煤
、煤层气
)
，也可以是可再
生能源，如
太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热或者二次能源
(
如电力
)
来开
采
“氢
矿”
。
地球各处都有可再生能源，
而不
像化石燃料有很强的地域不均匀性。
氢能是最环保的能源。<
/p>
利用低温燃料电池，
由电化学反应将氢转化为电能和
水。不排放
CO
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
。
氢能的利用——氢燃料电池。
过去
，
人们总以为氢气是一种化学元素，
很少
把它作为能源来看待。
自从出现了火箭和氢弹之后，
氢气又变
成了航天和核武器
的重要材料，现在又将其制成氢燃料电池，为人们提供电能。
氢燃料电池与普通电池的区别
,
主要在于干电池、蓄电池是一种储能装置，
能把电能贮存起来，
需要时再释放出来；
而氢燃料电池严格地说是一种发电装置，
像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。
另外，
氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成，
这是氢燃料电池的一项关
键技术，
它不仅要为气体和电解质提供
较大的接触面，
还要对电池的化学反应起
催化作用。
20
世纪
60
年代，氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于
太空
和地球之间的
“阿波罗”
飞船就安
装了这种体积小、
容量大的装置。
进入
70
年
代以后，
随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术，
很快，
氢燃料电
池就被运用
于发电和汽车。
大型电站
，
无论是水电、
火电或核电，
都是把发
出的电送往电网，
由电网输
送给用户。
但由于各用电户的负荷不同，
电网有时呈现为高峰，
有时则呈现
为低
峰，这就会导致停电或电压不稳。另外，传统的火力发电站的燃烧能量大约有
70%
要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大
的设备上，
燃烧时还会消耗大量的能源
和排放大量的有害物质。
而使用氢燃料电池发电，
是将燃料的化学能直接转换为
电能，不需要进行燃烧，能量转换率可达
60
%
～
80%
，而且污染少、噪音小，<
/p>
装置可大可小，非常灵活。
氢的化学特
性活跃，
它可同许多金属或合金化合。
某些金属或合金吸收氢之
后，
形成一种金属氢化物，
其中有些金
属氢化物的氢含量很高，
甚至高于液氢的
密度，而且该金属氢化
物在一定温度条件下会分解，并把所吸收的氢释放出来，
这就构成了一种良好的贮氢材料
。
氢气具有可储存性。
就像天然气一
样，
氢可以很容易地大规模储存。
这是氢
能和电、
热最大的不同。
这样，
在电
力过剩的地方和时间，
可以用氢的形式将电
或热储存起来。这也
使氢在可
再生能
源的应用中起到其他能源载体
所起不到
的作用。
氢的可再生性。氢
由化学反应发出电能
(
或热
)
并生成水，而水又可由电解转
化氢和氧，如此循环，永无止境。氢是“和
平”能源，因为它既可再生又来源广
泛，
每个国家都有丰富的<
/p>
“氢矿”
。
化石能源分布极不均匀，
常常引起激烈抗争。
例如：
中东是世界石油
最大产地，
也是各国列强必争之地。
从历史上看，
为了中
东石油已发生多次战争。
< br>由于氢具有以上特点，
可以同时满足资源、
环境和持续发
展的要求，
是其他
能源所不能比拟的。
随着制氢技术的发展，
氢燃料电池离我们的生活越来越近。
到那时，
氢气将
像煤气一样通过管道被送入
千家万户，
每个用户则采用金属氢化物的贮罐将氢气
贮存起来，
然后连接氢燃料电池，再接通各种用电设备。
它将为人们创造舒适的生活环境，减轻繁重的生活事务。
二、试从生态、成本、社会价值等方面，论述未来氢能作为可再生资
源大规模应用的可能性？
人类使用能源，主要来自石油、煤和天
然气。近几十年来，随着工业的迅
猛发展，
这些能源的开发和
利用也越来越多，
它们燃烧后产生的废气已对人类生
存的环境构
成了严重的威胁，
而且它们的储量也日趋枯竭，
这就迫使人们去
寻找
新能源，氢能便在这样的条件下应运而生。
据估计，按照目前的消耗量，石油仅仅能维持不到
50
年，而煤也只能维持
200
年，<
/p>
Kazim
和
Veziroglu 20
01
年指出，作为主要石油输出国的阿拉伯联合酋
长国，将在<
/p>
2015
年无法满足石油的需求。
Abd
allah
等在
1999
年宣布，埃及的
化石燃料资源，在未来的
20<
/p>
年内就会耗尽。而作为能源需求大国的中国，目前
已经有超过
31%
的石油需要进口，
而到
2010
年，
这一数字将会增长到
< br>45%
～
55%
。
基于以上所述环境污染和能源短缺的双重危机，
发展清洁的、
可再生的新能源的
要求越来越迫切。
1
为什么选择氢作为未来的新能源
<
/p>
氢能，
又称氢燃料。
直接用氢作燃料，<
/p>
是理想而现实的方案。
在众多新能源
候选
者中，氢能以其热值高、资源丰富、无污染、重量轻、应用广泛等独特的优
点而崭露头角
。
氢的沸点为
-252.8
℃，
在常温常压下为气态。
燃烧
1kg
氢气，
将能释放出
1.
42
×
10
5
kJ
的热量，是汽油的
3
倍多。氢燃烧
生成水，水可以分解制氢，这种燃烧
和再生的往复循环，
使氢能
成为一种取之不尽、
用之不竭的宝贵资源。
据推算地
球表面
71%
为水所覆盖，总储水量为
2.1
×
10
24
kg
。若人类的制氢技术达到实用
以后，氢能
将成为一种极其廉价的的能源。
氢气是一种无污染燃料，
它燃烧后的产物是水蒸气，
不会象化石燃料那样因
< br>燃烧产生
SO
x
、
NO
x
、
CO
x
、醛类和粉尘等而污染自然环境。
氢可取代汽油、
柴油和喷气发动机燃料、
天然气及丙
烷，
现在使用这些燃料
的汽车、飞机、火车、舰船、拖拉机和其
它运输工具，只要经过简单改装，都可
用氢作嫩料，也可取代煤用于发电厂和其它动力工
厂。
氢燃料重量轻，在沸点时液体的密度为
< br>0.07
克
/
毫升，用于航天、
航空等高
速运输工具，
可以使载重与自重比成倍地提高。
除了文通运输以外，
还可以利用