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,有时则呈现为低谷,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,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。氢气输运方法主要是长管拖车、气体管道、液态氢气。海南氢燃料汽车加氢工厂
氢气用作汽车能源的主要问题成本高。地球上氢气储量固然丰富,但以目前的技术,制取氢的成本太高。用电解水的方法制取氢,是目前工业上主要的生产氢气的方法,如果用这种方法制取氢气,再把氢气用作汽车燃料,从能源效率上来讲是不合算的。储带不便。氢气在汽车上的储带十分不便。气态储带,能量密度低的缺点很突出,如果要求氢气汽车与汽油汽车保持同样的行驶里程,则储气罐的体积约为汽油油箱的20倍;这对解决必要的行驶里程相当困难;液态储带要求-253℃的低温,需要采用隔热的油箱,且有蒸发损失,成本很高;金属氢化物储带(即气态氢在200~250个大气压下与某种金属化合,形成几毫米大小的固体金属氢化物,把这种金属氢化物带在汽车上,使用时将其加热分解,释放出氢气供内燃机燃烧,剩余金属可再次与氢气化合,循环使用)方式进展较大,似有更好的前景。动力性较差。氢气虽然热效率高,但其密度很小,在气缸中将挤占相当一部分容积,影响空气量,反过来也影响了氢气量。此外,氢的单位质量热值虽然高,但单位容积热值低。这都会影响氢气发动机的动力性。江苏氢燃料汽车加氢方案全球范围内正掀起氢能产业发展热潮,将极大推动氢能产业发展。
如同其他所有车辆一样,每次出车前驾驶人员都需要对燃料电池电动汽车进行必要的日常检查,主要包括巡视车辆四周环境及车辆外观、车辆灯光是否正常、车窗车玻璃及各反光镜状态是否正常、胎压是否正常、制动片状态是否正常、燃料电池运行状态是否正常以及车辆余氢及余电数等基本车况信息。另外,货运车的货厢以及乘用车的座位是否清洁,是否有异常也必须检查。除以上常规检查,对于燃料电池运营车辆,运营驾驶员还需要在出车前对燃料电池电动汽车上裸露在外的供氢系统部件做目视检查,主要包括目测高压储氢瓶表面是否有损伤,连接管路和主要接口是否完,以及氢系统框架是否有裂缝、变形等异常现象。另外,在管路供氢状态下使用肥皂水或检漏液检查氢系统的气密性,主要包括加注接口、加注口压力表、主电磁阀、减压阀、安全阀、放空阀及各接头等,用于提前发现和防止由于设备原因导致氢气轻微泄漏事故的发生。每次行驶完毕,驾驶员需要对车况做复检,主要包括:车辆外观是否正常,车辆供氢系统的外露管路及接口是否正常,氢系统的框架结构是否正常,货运车的货厢及乘用车内是否有异常的人或物体遗留下来等,确认是否影响到车辆的停放安全。
氢气输送是氢能利用的重要环节。一般而言,氢气生产厂和用户会有一定的距离,这就存在氢气输送的需求。按照氢在输运时所处状态的不同,可以分为气氢输送、液氢输送和固氢输送。其中前两者是目前正在大规模使用的两种方式。根据氢的输送距离、用氢要求及用户的分布情况,气氢可以用管网,或通过高压容器装在车、船等运输工具上进行输送。管网输送一般适用于用量大的场合,而车、船运输则适合于量小、用户比较分散的场合。液氢、固氢输运方法一般是采用车船输送。氢气的输送之所以效率低,原因在于储氢密度太低。目前各种输送氢气的方法实际是输送储存的氢。如果储氢密度提高了,输送氢气的效率自然也就提高。现在科学家大胆设想氢一电共同输送,可望大幅度提高能量输送效率。该设想是在特大规模的太阳能发电中心,人们首先利用光伏光电或太阳能热发电获得大量的电力,再利用这些可再生能源获得的清洁电力,电解水制氢,继而液化氢气得到液氢。利用多层同轴电缆,同时输送液氢和电。电缆中心输送液氢。氢气的燃烧产物又是水,一旦利用太阳能从水中制取氢气的技术得以突破,氢气就将成为用不尽的能源。
在化学工业中,氢气是合成氨、甲醇等的主要原料之一;在炼油工业中,氢气被范围很广用于对石脑油、粗柴油、燃料油、重油的脱硫、石油炼制、催化裂化以及不饱和烃等的加氢精制以提高油品的质量;尼龙塑料、农药、油脂化学和精细化学品加工中都需要氢气生产相应产品。在电子工业中,氢气主要用作保护气体。电子材料、半导体材料和器件、集成电路及电真空器件生产中,都需要高纯氢做还原气、携带气和保护气。在冶金工业中,有色金属如:钨、钼、钛等生产和加工中,使用氢作还原剂和保护气。在硅钢片、磁性材料和磁性合金生产中,也需要高纯氢气作保护气,以提高磁性和稳定性。在精密合金退火。粉末冶金生产中,薄板和带钢轧制中常用氢—氮做保护气。在油脂工业中,将液态油氢化为固态或半固态的脂肪,生产人造奶油或肥皂工业用的硬化油,可稳定贮存,并能抵抗细菌的生长,提高油的黏度。氢气还用于动植物油脂的硬化,如制造人造奶油、脆化奶油、润滑脂等。轻工业中,如:石英玻璃、人造宝石的制造和加工、浮法玻璃生产中,都使用氢气做燃烧气或保护气。其他,氢气作为汽轮发电机的冷却剂。氢气是一种理想的燃料。氢气的资源非常丰富,水就是氢的仓库。海南氢燃料汽车加氢贵吗
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燃料电池(Fuel Cell),是一种发电装置,但不像一般非充电电池一样用完就丢弃,也不像充电电池一样,用完须继续充电,燃料电池正如其名,是继续添加燃料以维持其电力,所需的燃料是“氢”,其之所以被归类为新能源,原因就在此。燃料电池的运作原理,也就是电池含有阴阳两个电极,分别充满电解液,而两个电极间则为有渗透性的薄膜所构成。氢气由燃料电池的阳极进入,氧气(或空气)则由阴极进入燃料电池。经由催化剂的作用,使得阳极的氢分子分解成两个质子(proton)与两个电子(electron),其中质子被氧‘吸引’到薄膜的另一边,电子则经由外电路形成电流后,到达阴极。在阴极催化剂之作用下,质子、氧及电子,发生反应形成水分子,因此水可说是燃料电池的排放物。燃料电池所使用的“氢”燃料可以来自于水的电解所产生的氢气及任何的碳氢化合物,例如天然气、甲醇、乙醇(酒精)、沼气等等。由于燃料电池是经由利用氢及氧的化学反应,产生电流及水,不但完全无污染,也避免了传统电池充电耗时的问题,是目前发展前景的新能源方式,如能普及并应用在车辆及其他高污染之发电工上,将能减轻空气污染及温室效应。海南氢燃料汽车加氢工厂