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氢经济(英文名称Hydrogen economic)是能源以氢为媒介(储存、运输和转化)的一种未来的经济结构设想,是20世纪70年代提出的。氢是一种清洁能源,燃烧生成水,不会产生任何污染物。将太阳能、风能、水的位能等可再生能源转化成电能,利用电解电池,电解水制氢,通过高效储氢材料常温储存,或经管道输送,其危险性不比天然气更大。利用氢燃料电池发电,取代当前污染环境,不可再生的化石燃料。加强对储氢材料、氢的电解制取和燃料电池的开发力度,大幅度降低其成本,这一合理的氢经济结构的实现,或将为时不远。目标是取代现有的石油经济体系,达到环保可再生可持续发展的目标。
氢经济产生的背景
当今能源可分为“过程性能源”和“含能体能源”。电能就是应用最广的“过程性能源”;柴油、汽油则是应用最广的“含能体能源”。由于目前“过程性能源”尚不能大量地直接贮存,因此汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通运输工具就无法直接使用从发电厂输出来的电能,只能采用像柴油、汽油这一类“含能体能源”。作为二次能源的电能,可从各种一次能源中生产出来,例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。而作为二次能源的汽油和柴油等则不然,生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加,其储量日益减少,终有一天这些资源将要枯竭,这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。
氢经济是一种未来的,甚至是理想的一种经济结构形式。其提出是基于当前的化石能源大量使用,导致全球环境的变化,空气和环境污染,气候变暖,对化石能源的过分依赖,面临化石能源枯竭的担忧。以及人类对可持续发展,循环经济,绿色能源,保护环境等的不断追求。氢是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%。地球上氢的储量非常丰富,水是氢的大“仓库”,如把海水中的氢全部提取出来,将是地球上所有化石燃料热量的9000倍,因此氢能被称为人类的终极能源。
氢经济的原理及优越性
氢经济是氢作为能源,氢的产生通过电解水,其能量来源是各种廉价的清洁能源,例如太阳能、核能、风能、海水潮汐能等。氢作为二次能源可以通过管道输送直接燃烧使用,也可以通过燃料电池转化成电能使用。
氢气是一种极高能量密度与质量比值的能源.它是一种极为优越的新能源,其主要优点有:
(1)燃烧热值高,每千克氢燃烧后的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。
(2)氢燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。
(3)资源丰富,氢气可以由水制取,而水是地球上最为丰富的资源,从制取到燃烧,演绎了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。
(4)氢燃料电池的效益高过诸多内燃机.内燃机顶多20–30%效率,而最差的燃料电池也有35–45%效率(通常都更高很多)再加上相关电动马达和控制器的耗损,最后纯输出能量最差也有24%内燃机则是更低得多。