氫能

氫能

　　化學(xué)元素氫(H——Hydrogen)，在元素周期表中位于第一位，它是所有原子中最小的。眾所周知，氫分子與氧分子化合成水，氫通常的單質(zhì)形態(tài)是氫氣（H2），它是無(wú)色無(wú)味，極易燃燒的雙原子的氣體，氫氣是密度最小的氣體。在標(biāo)準(zhǔn)狀況（0攝氏度和一個(gè)大氣壓）下，每升氫氣只有0.0899克重——僅相當(dāng)于同體積空氣質(zhì)量的二十九分之二。氫是宇宙中最常見的元素，氫及其同位素占到了太陽(yáng)總質(zhì)量的84%，宇宙質(zhì)量的75%都是氫。[1]氫具有高揮發(fā)性、高能量，是能源載體和燃料，同時(shí)氫在工業(yè)生產(chǎn)中也有廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在工業(yè)每年用氫量為5500億立方米，氫氣與其它物質(zhì)一起用來(lái)制造氨水和化肥，同時(shí)也應(yīng)用到汽油精煉工藝、玻璃磨光、黃金焊接、氣象氣球探測(cè)及食品工業(yè)中。液態(tài)氫可以作為火箭燃料，因?yàn)闅涞囊夯瘻囟仍冢?53℃。

　　氫能在二十一世紀(jì)有可能在世界能源舞臺(tái)上成為一種舉足輕重的二次能源。它是一種極為優(yōu)越的新能源，其主要優(yōu)點(diǎn)有：燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，氫氣可以由水制取，而水是地球上最為豐富的資源，演繹了自然物質(zhì)循環(huán)利用、持續(xù)發(fā)展的經(jīng)典過(guò)程。

氫能簡(jiǎn)介

　　二次能源是聯(lián)系一次能源和能源用戶的中間紐帶。二次能源又可分為“過(guò)程性能源”和“含能體能源”。當(dāng)今電能就是應(yīng)用最廣的“過(guò)程性能源”；柴油、汽油則是應(yīng)用最廣的“含能體能源”。由于目前“過(guò)程性能源”尚不能大量地直接貯存，因此汽車、輪船、飛機(jī)等機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具就無(wú)法直接使用從發(fā)電廠輸出來(lái)的電能，只能采用像柴油、汽油這一類“含能體能源”?？梢?，過(guò)程性能源和含能體能源是不能互相替代的，各有自己的應(yīng)用范圍。隨著，人們將目光也投向?qū)で笮碌?ldquo;含能體能源”，作為二次能源的電能，可從各種一次能源中生產(chǎn)出來(lái)，例如煤炭、石油、天然氣、太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力、潮汐能、化石燃料。隨著化石燃料耗量的日益增加，其儲(chǔ)量日益減少，終有一天這些資源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的、儲(chǔ)量豐富的新的含能體能源。氫能正是一種在常規(guī)能源危機(jī)的出現(xiàn)、在開發(fā)新的二次能源的同時(shí)人們期待的新的二次能源。

特點(diǎn)

　　氫位于元素周期表之首，它的原子序數(shù)為1，在常溫常壓下為氣態(tài)，在超低溫高壓下又可成為液態(tài)。作為能源，氫有以下特點(diǎn)：

　?。╨）所有元素中，氫重量最輕。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，它的密度為0.0899g/l；在-252.7°C時(shí)，可成為液體，若將壓力增大到數(shù)百個(gè)大氣壓，液氫就可變?yōu)楣腆w氫。

　?。?）所有氣體中，氫氣的導(dǎo)熱性最好，比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍，因此在能源工業(yè)中氫是極好的傳熱載體。

　?。?）氫是自然界存在最普遍的元素，據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來(lái)，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。

　?。?）除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142，351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。

　?。?）氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)有廣泛的可燃范圍，而且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。

　?。?）氫本身無(wú)毒，與其他燃料相比氫燃燒時(shí)最清潔，除生成水和少量氨氣外不會(huì)產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、鉛化物和粉塵顆粒等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氨氣經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境，而且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。

　　（7）氫能利用形式多，既可以通過(guò)燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。用氫代替煤和石油，不需對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)裝備作重大的改造現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)稍加改裝即可使用。

　　（8）氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。

　　由以上特點(diǎn)可以看出氫是一種理想的新的含能體能源。目前液氫已廣泛用作航天動(dòng)力的燃料，但氫能的大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用還有待解決以下關(guān)鍵問(wèn)題：

　　廉價(jià)的制氫技術(shù)：因?yàn)闅涫且环N二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氫效率很低，因此尋求大規(guī)模的廉價(jià)的制氫技術(shù)是各國(guó)科學(xué)家共同關(guān)心的問(wèn)題。

　　安全可靠的貯氫和輸氫方法由于氫易氣化、著火、爆炸，因此如何妥善解決氫能的貯存和運(yùn)輸問(wèn)題也就成為開發(fā)氫能的關(guān)鍵。

　　許多科學(xué)家認(rèn)為，氫能在二十一世紀(jì)有可能在世界能源舞臺(tái)上成為一種舉足輕重的二次能源。氫能是一種二次能源，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)一定的方法利用其它能源制取的，而不象煤、石油和天然氣等可以直接從地下開采。在自然界中，氫易和氧結(jié)合成水，必須用電分解的方法把氫從水中分離出來(lái)。如果用煤、石油和天然氣等燃燒所產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)換成的電支分解水制氫，那顯然是劃不來(lái)的。現(xiàn)在看來(lái)，高效率的制氫的基本途徑，是利用太陽(yáng)能。如果能用太陽(yáng)能來(lái)制氫，那就等于把無(wú)窮無(wú)盡的、分散的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成了高度集中的干凈能源了，其意義十分重大。目前利用太陽(yáng)能分解水制氫的方法有太陽(yáng)能熱分解水制氫、太陽(yáng)能發(fā)電電解水制氫、陽(yáng)光催化光解水制氫、太陽(yáng)能生物制氫等等。利用太陽(yáng)能制氫有重大的現(xiàn)實(shí)意義，但這卻是一個(gè)十分困難的研究課題，有大量的理論問(wèn)題和工程技術(shù)問(wèn)題要解決，然而世界各國(guó)都十分重視，投入不少的人力、財(cái)力、物力，并且也已取得了多方面的進(jìn)展。因此在以后，以太陽(yáng)能制得的氫能，將成為人類普遍使用的一種優(yōu)質(zhì)、干凈的燃料。

前景

　　氫是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，因此氫能被稱為人類的終極能源。水是氫的大“倉(cāng)庫(kù)”，如把海水中的氫全部提取出來(lái)，將是地球上所有化石燃料熱量的9000倍。氫的燃燒效率非常高，只要在汽油中加入4%的氫氣，就可使內(nèi)燃機(jī)節(jié)油40%。目前，氫能技術(shù)在美國(guó)、日本、歐盟等國(guó)家和地區(qū)已進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)施階段。美國(guó)政府已明確提出氫計(jì)劃，宣布今后4年政府將撥款17億美元支持氫能開發(fā)。美國(guó)計(jì)劃到2040年美國(guó)每天將減少使用1100萬(wàn)桶石油，這個(gè)數(shù)字正是現(xiàn)在美國(guó)每天的石油進(jìn)口量。

　　通過(guò)氫氣和氧氣反應(yīng)所產(chǎn)生的能量。氫能是氫的化學(xué)能，氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%。由于氫氣必須從水、化石燃料等含氫物質(zhì)中制得，因此是二次能源。工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多，常見的有水電解制氫、煤炭氣化制氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制氫等。氫能具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，氫氣可以由水制取，而水是地球上最為豐富的資源。目前，氫能技術(shù)在美國(guó)、日本、歐盟等國(guó)家和地區(qū)已進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)施階段。

行業(yè)發(fā)展

　　氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ?span id="wl7777p" class='hrefStyle'>清潔能源，人類對(duì)氫能應(yīng)用自200年前就產(chǎn)生了興趣，到20世紀(jì)70年代以來(lái)，世界上許多國(guó)家和地區(qū)就廣泛開展了氫能研究。

　　早在1970年，美國(guó)通用汽車公司的技術(shù)研究中心就提出了“氫經(jīng)濟(jì)”的概念。1976年美國(guó)斯坦福研究院就開展了氫經(jīng)濟(jì)的可行性研究。20世紀(jì)90年代中期以來(lái)多種因素的匯合增加了氫能經(jīng)濟(jì)的吸引力。這些因素包括：持久的城市空氣污染、對(duì)較低或零廢氣排放的交通工具的需求、減少對(duì)外國(guó)石油進(jìn)口的需要、CO2排放和全球氣候變化、儲(chǔ)存可再生電能供應(yīng)的需求等。氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的新能源，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，是人類的?zhàn)略能源發(fā)展方向。世界各國(guó)如冰島、中國(guó)、德國(guó)、日本和美國(guó)等不同的國(guó)家之間在氫能交通工具的商業(yè)化的方面已經(jīng)出現(xiàn)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。雖然其它利用形式是可能的（例如取暖、烹飪、發(fā)電、航行器、機(jī)車），但氫能在小汽車、卡車、公共汽車、出租車、摩托車和商業(yè)船上的應(yīng)用已經(jīng)成為焦點(diǎn)。

　　中國(guó)對(duì)氫能的研究與發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)60年代初，中國(guó)科學(xué)家為發(fā)展本國(guó)的航天事業(yè)，對(duì)作為火箭燃料的液氫的生產(chǎn)、H2/O2燃料電池的研制與開發(fā)進(jìn)行了大量而有效的工作。將氫作為能源載體和新的能源系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，則是從20世紀(jì)70年代開始的。現(xiàn)在，為進(jìn)一步開發(fā)氫能，推動(dòng)氫能利用的發(fā)展，氫能技術(shù)已被列入《科技發(fā)展“十五”計(jì)劃和2015年遠(yuǎn)景規(guī)劃（能源領(lǐng)域）》。

　　氫燃料電池技術(shù)，一直被認(rèn)為是利用氫能，解決未來(lái)人類能源危機(jī)的終極方案。上海一直是中國(guó)氫燃料電池研發(fā)和應(yīng)用的重要基地，包括上汽、上海神力、同濟(jì)大學(xué)等企業(yè)、高校，也一直在從事研發(fā)氫燃料電池和氫能車輛。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車工業(yè)已經(jīng)成為中國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。2007年中國(guó)已成為世界第三大汽車生產(chǎn)國(guó)和第二大汽車市場(chǎng)。與此同時(shí)，汽車燃油消耗也達(dá)到8000萬(wàn)噸，約占中國(guó)石油總需求量的1/4。在能源供應(yīng)日益緊張的今天，發(fā)展新能源汽車已迫在眉睫。用氫能作為汽車的燃料無(wú)疑是最佳選擇。

　　雖然燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)基本已經(jīng)被突破，但是還需要更進(jìn)一步對(duì)燃料電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)、提升，使產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟。這個(gè)階段需要政府加大研發(fā)力度的投入，以保證中國(guó)在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)方面的水平和領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。這包括對(duì)掌握燃料電池關(guān)鍵技術(shù)的企業(yè)在資金、融資能力等方面予以支持。除此之外，國(guó)家還應(yīng)加快對(duì)燃料電池關(guān)鍵原材料、零部件國(guó)產(chǎn)化、批量化生產(chǎn)的支持，不斷整合燃料電池各方面優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的延伸。同時(shí)政府還應(yīng)給予相關(guān)的示范應(yīng)用配套設(shè)施，并且支持對(duì)燃料電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈予以培育等，以加快燃料電池車示范運(yùn)營(yíng)相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的制定和加氫站等配套設(shè)施的建設(shè)，推動(dòng)燃料電池汽車的載客示范運(yùn)營(yíng)。有政府的大力支持，氫能汽車一定能成為朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。

開發(fā)利用

　　利用方面

　　氫能利用方面很多，有的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，有的人們正在努力追求。為了達(dá)到清潔新能源的目標(biāo)，氫的利用將充滿人類生活的方方面面，我們不妨從古到今，把氫能的主要用途簡(jiǎn)要敘述一下。

　　依靠氫能

　　1869年俄國(guó)著名學(xué)者門捷列夫整理出化學(xué)元素周期表，他把氫元素放在周期表的首位，此后從氫出發(fā)，尋找與氫元素之間的關(guān)系，為眾多的元素打下了基礎(chǔ)，人們則氫的研究和利用也就更科學(xué)化了。至1928年，德國(guó)齊柏林公司利用氫的巨大浮力，制造了世界上第一艘“LZ—127齊柏林”號(hào)飛艇，首次把人們從德國(guó)運(yùn)送到南美洲，實(shí)現(xiàn)了空中飛渡大西洋的航程。大約經(jīng)過(guò)了十年的運(yùn)行，航程16萬(wàn)多公里，使1.3萬(wàn)人領(lǐng)受了上天的滋味，這是氫氣的奇跡。

　　然而，更先進(jìn)的是本世紀(jì)50年代，美國(guó)利用液氫作超音速和亞音速飛機(jī)的燃料，使B57雙引擎輟炸機(jī)改裝了氫發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了氫能飛機(jī)上天。特別是1957前蘇聯(lián)宇航員加加林乘坐人造地球衛(wèi)星遨游太空和1963年美國(guó)的宇宙飛船上天，緊接著1968年阿波羅號(hào)飛船實(shí)現(xiàn)了人類首次登上月球的創(chuàng)舉。這一切都依靠著氫燃料的功勞。面向科學(xué)的21世紀(jì)，先進(jìn)的高速遠(yuǎn)程氫能飛機(jī)和宇航飛船，商業(yè)運(yùn)營(yíng)的日子已為時(shí)不遠(yuǎn)。過(guò)去帝王的夢(mèng)想將被現(xiàn)代的人們實(shí)現(xiàn)。

　　氫動(dòng)力汽車

　　以氫氣代替汽油作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，已經(jīng)過(guò)日本、美國(guó)、德國(guó)等許多汽世公司的試驗(yàn)，技術(shù)是可行的，目前主要是廉價(jià)氫的來(lái)源問(wèn)題。氫是一種高效燃料，每公斤氫燃燒所產(chǎn)生的能量為33.6千瓦小時(shí)，幾乎等于汽車燃燒的2.8倍。氫氣燃燒不僅熱值高，而且火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，點(diǎn)火能量低（容易點(diǎn)著），所以氫能汽車比汽油汽車總的燃料利用效率可高20%。當(dāng)然，氫的燃燒主要生成物是水，只有極少的氮?dú)浠?，絕對(duì)沒有汽油燃燒時(shí)產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化硫等污染環(huán)境的有害成分。氫能汽車是最清潔的理想交通工具。

　　氫能汽車的供氫問(wèn)題，目前將以金屬氫化物為貯氫材料，釋放氫氣所需的熱可由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水和尾氣余熱提供?，F(xiàn)在有兩種氫能汽車，一種是全燒氫汽車，另一種為氫氣與汽油混燒的摻氫汽車。摻氫汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)只要稍加改變或不改變，即可提高燃料利用率和減輕尾氣污染。使用摻氫5%左右的汽車，平均熱效率可提高15%，節(jié)約汽油30%左右。因此，近期多使用摻氫汽車，待氫氣可以大量供應(yīng)后，再推廣全燃?xì)淦嚒５聡?guó)奔馳汽車公司已陸續(xù)推出各種燃?xì)淦?，其中有面包車、公共汽車、郵政車和小轎車。以燃?xì)涿姘嚍槔?，使?00公斤鈦鐵合金氫化物為燃料箱，代替65升汽油箱，可連續(xù)行車130多公里。德國(guó)奔馳公司制造的摻氫汽車，可在高速公路上行駛，車上使用的儲(chǔ)氫箱也是鈦鐵合金氫化物。

　　摻氫汽車的特點(diǎn)是汽油和氫氣的混合燃料可以在稀薄的貧油區(qū)工作，能改善整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況。在中國(guó)許當(dāng)城市交通擁擠，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多處于部分負(fù)荷下運(yùn)行、采用摻氫汽車尤為有利。特別是有些工業(yè)余氫（如合成氨生產(chǎn)）未能回收利用，若作為摻氫燃料，其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益都是可取的。

　　氫能發(fā)電

　　大型電站，無(wú)論是水電、火電或核電，都是把發(fā)出的電送往電網(wǎng)，由電網(wǎng)輸送給用戶。但是各種用電戶的負(fù)荷不同，電網(wǎng)有時(shí)是高峰，有時(shí)是低谷。為了調(diào)節(jié)峰荷、電網(wǎng)中常需要啟動(dòng)快和比較靈活的發(fā)電站，氫能發(fā)電就最適合搶演這個(gè)角色。利用氫氣和氧氣燃燒，組成氫氧發(fā)電機(jī)組。這種機(jī)組是火箭型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配以發(fā)電機(jī)，它不需要復(fù)雜的蒸汽鍋爐系統(tǒng)，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，啟動(dòng)迅速，要開即開，欲停即停。在電網(wǎng)低負(fù)荷時(shí)，還可吸收多余的電來(lái)進(jìn)行電解水，生產(chǎn)氫和氧，以備高峰時(shí)發(fā)電用。這種調(diào)節(jié)作用對(duì)于用網(wǎng)運(yùn)行是有利的。另外，氫和氧還可直接改變常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀況，提高電站的發(fā)電能力。例如氫氧燃燒組成磁流體發(fā)電，利用液氫冷卻發(fā)電裝置，進(jìn)而提高機(jī)組功率等。

　　更新的氫能發(fā)電方式是氫燃料電池。這是利用氫和氧（成空氣）直接經(jīng)過(guò)電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的裝置。換言之，也是水電解槽產(chǎn)生氫和氧的逆反應(yīng)。70年代以來(lái)，日美等國(guó)加緊研究各種燃料電池，現(xiàn)已進(jìn)入商業(yè)性開發(fā)，日本已建立萬(wàn)千瓦級(jí)燃料電池發(fā)電站，美國(guó)有30多家廠商在開發(fā)燃料電池.德、英、法、荷、丹、意和奧地利等國(guó)也有20多家公司投入了燃料電池的研究，這種新型的發(fā)電方式已引起世界的關(guān)注。

　　燃料電池的簡(jiǎn)單原最巧是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，不需要進(jìn)行燃燒，能源轉(zhuǎn)換效率可達(dá)60%—80%，而且污染少，噪聲小，裝置可大可小，非常靈活。最早，這種發(fā)電裝置很小，造價(jià)很高，主要用于宇航作電源?，F(xiàn)在已大幅度降價(jià)，逐步轉(zhuǎn)向地面應(yīng)用。目前，燃料電池的種類很多，主要有以下幾種：

　　燃料電池

　　磷酸鹽型燃料電池是最早的一類燃料電池，工藝流程基本成熟，美國(guó)和日本已分別建成4500千瓦及11000千瓦的商用電站。這種燃料電池的操作溫度為200℃，最大電流密度可達(dá)到150毫安/平方厘米，發(fā)電效率約45%，燃料以氫、甲醇等為宜，氧化劑用空氣，但催化劑為鉑系列，目前發(fā)電成本尚高，每千瓦小時(shí)約40～50美分。

　　融熔燃料

　　融熔碳酸鹽型燃料電池一般稱為第二代燃料電池，其運(yùn)行溫度650℃左右，發(fā)電效率約55%，日本三菱公司已建成10千瓦級(jí)的發(fā)電裝置。這種燃料電池的電解質(zhì)是液態(tài)的，由于工作溫度高，可以承受一氧化碳的存在，燃料可用氫、一氧化碳、天然氣等均可。氧化劑用空氣。發(fā)電成本每千瓦小時(shí)可低于40美分。

　　固體電池

　　固體氧化物型燃料電池被認(rèn)為是第三代燃料電池，其操作溫度1000℃左右，發(fā)電效率可超過(guò)60%，目前不少國(guó)家在研究，它適于建造大型發(fā)電站，美國(guó)西屋公司正在進(jìn)行開發(fā)，可望發(fā)電成本每千瓦小時(shí)低于20美分。

　　此外，還有幾種類型的燃料電池，如堿性燃料電池，運(yùn)行溫度約200℃，發(fā)電效率也可高達(dá)60%，且不用貴金屬作催化劑，瑞典已開發(fā)200千瓦的一個(gè)裝置用于潛艇。美國(guó)最早用于阿波羅飛船的一種小型燃料電池稱為美國(guó)型，實(shí)為離子交換膜燃料電池，它的發(fā)電效率高達(dá)75%，運(yùn)行溫度低于100℃，但是必需以純氧作氧化劑。后來(lái)，美國(guó)又研制一種用于氫能汽車的燃料電池，充一次氫可行300公里，時(shí)速可達(dá)100公里，這是一種可逆式質(zhì)子交換膜燃料電池，發(fā)電效率最高達(dá)80%。

　　燃料電池理想的燃料是氫氣，因?yàn)樗请娊庵茪涞哪娣磻?yīng)。燃料電池的主要用途除建立固定電站外，特別適合作移動(dòng)電源和車船的動(dòng)力，因此也是今后氫能利用的孿生兄弟。

　　 家庭用氫

　　隨著制氫技術(shù)的發(fā)展和化石能源的缺少，氫能利用遲早將進(jìn)入家庭，首先是發(fā)達(dá)的大城市，它可以像輸送城市煤氣一樣，通過(guò)氫氣管道送往千家萬(wàn)戶。每個(gè)用戶則采用金屬氫化物貯罐將氫氣貯存，然后分別接通廚房灶具、浴室、氫氣冰箱、空調(diào)機(jī)等等，并且在車庫(kù)內(nèi)與汽車充氫設(shè)備連接。人們的生活靠一條氫能管道，可以代替煤氣、暖氣甚至電力管線，連汽車的加油站也省掉了。這樣清潔方便的氫能系統(tǒng)，將給人們創(chuàng)造舒適的生活環(huán)境，減輕許多繁雜事務(wù)。

　　氫能在工業(yè)領(lǐng)域(如切割，焊接)，巳有非常長(zhǎng)的歷史.特別是在首飾加工行業(yè)，有機(jī)玻璃制品火焰拋光，連鑄坯切割，制藥廠水針劑拉絲封口等領(lǐng)域的應(yīng)用非常普及。

　　作為新能源，其安全性受到人們的普遍關(guān)注。從技術(shù)方面講，氫的使用是絕對(duì)安全的。氫在空氣中的擴(kuò)散性很強(qiáng)，氫泄漏或燃燒時(shí)，可以很快地垂直升到空氣中并消失得無(wú)影無(wú)蹤，氫本身沒有毒性及放射性，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害，也不會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)?？茖W(xué)家已經(jīng)做過(guò)大量的氫能安全試驗(yàn)，證明氫是安全的燃料。如在汽車著火試驗(yàn)中，分別將裝有氫氣和天然汽油燃料罐點(diǎn)燃，結(jié)果氫氣作為燃料的汽車著火后，氫氣劇烈燃燒，但火焰總是向上沖，對(duì)汽車的損壞比較緩慢，車內(nèi)人員有較長(zhǎng)得時(shí)間逃生，而天然燃料的汽車著火后，由于天然氣比空氣重，火焰向汽車四周蔓延，很快包圍了汽車，傷及車內(nèi)人員的安全。

氫能特點(diǎn)

　　安全環(huán)保

　　氫氣分子量為2，是空氣的1/14，因此，氫氣泄漏于空氣中會(huì)自動(dòng)逃離地面，不會(huì)形成聚集。而其他燃油燃?xì)饩鶗?huì)聚集地面而構(gòu)成易燃易爆危險(xiǎn)。無(wú)味無(wú)毒，不會(huì)造成人體中毒，燃燒產(chǎn)物僅為水，不污染環(huán)境。

　　高溫高能

　　1kg氫氣的熱值為34000Kcal，是汽油的三倍。氫氧焰溫度高達(dá)2800度，高于常規(guī)液氣。

　　熱能集中

　　氫氧焰火焰挺直，熱損失小，利用效率高。

　　自動(dòng)再生

　　氫能來(lái)源于水，燃燒后又還原成水。

　　催化特性

　　氫氣是活性氣體催化劑，可以與空氣混合方式加入催化燃燒所有固體，液體、氣體燃料。加速反應(yīng)過(guò)程，促進(jìn)完全燃燒，達(dá)到提高焰溫、節(jié)能減排之功效。

　　還原特性

　　各種原料加氫精煉。

　　變溫特性

　　可根據(jù)加熱物體的熔點(diǎn)實(shí)現(xiàn)焰溫的調(diào)節(jié)。

　　來(lái)源廣泛

　　氫氣可由水電解制取，水取之不盡，而且每kg水可制備1860升氫氧燃?xì)狻?/p>

　　即產(chǎn)即用

　　利用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，由氫氧機(jī)按照用戶設(shè)定的按需供氣，不貯存氣體。

　　應(yīng)用范圍

　　適合于一切需要燃?xì)獾牡胤健?/p>