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氫氣作為一種清潔、高效的二次能源,被視為21世紀(jì)具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉捶较颉F浜诵膬?yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
一、清潔無(wú)污染,真正的“零排放”
這是氫氣較為突出的優(yōu)點(diǎn)。氫氣本身無(wú)毒,燃燒后的產(chǎn)物僅僅是水,不產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物或粉塵等任何有害物質(zhì)。如果氫氣是通過(guò)可再生能源(如太陽(yáng)能、風(fēng)能)電解水制取的(即“綠氫”),那么從生產(chǎn)到消費(fèi)的全生命周期都是零碳排放,對(duì)緩解全球氣候變暖具有重要意義。
二、來(lái)源廣泛,不受資源限制
氫是宇宙中含量較為豐富的元素,在地球上主要以化合物的形式存在(如水H?O)。相比于儲(chǔ)量有限且分布不均的化石燃料,氫氣的制取原料---水,是地球上比較豐富的資源。理論上,通過(guò)電解水,我們可以源源不斷地獲取氫氣,這有助于解決能源安全問(wèn)題,減少對(duì)進(jìn)口石油、天然氣的依賴。
三、熱值高,能量密度大
氫氣的熱值非常高,是常見燃料中比較高的。
單位質(zhì)量熱值高:約為140.4 MJ/kg,是汽油(約44 MJ/kg)的3倍,是煤炭的4倍以上。這意味著,攜帶相同重量的燃料,氫氣能提供更多的能量,這對(duì)于航空航天、重型卡車、長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)葘?duì)載重敏感的領(lǐng)域尤其重要。
四、燃燒性能好,利用形式多樣
燃燒效率高:氫氣與空氣混合時(shí),燃燒的火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤c(diǎn)火能量低,容易實(shí)現(xiàn)充分燃燒,從而提高能源利用效率。
多種利用途徑:
直接燃燒:用于燃料電池汽車、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、工業(yè)供熱。
通過(guò)燃料電池發(fā)電:這是目前比較受關(guān)注的利用方式。氫燃料電池可以將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)50%-60%(是內(nèi)燃機(jī)的1.5-2倍),且過(guò)程中只排放水,是未來(lái)汽車、船舶、分布式發(fā)電的理想選擇。
五、可儲(chǔ)存;有助于可再生能源的消納
太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源具有間歇性和不穩(wěn)定性(“看天吃飯”)。氫氣作為一種優(yōu)秀的能源載體,可以解決這個(gè)問(wèn)題:
大規(guī)模、長(zhǎng)期儲(chǔ)存:當(dāng)可再生能源發(fā)電過(guò)剩時(shí)(如白天陽(yáng)光強(qiáng)烈或夜間風(fēng)力大),可以將多余的電能用于電解水制氫,將能量以氫氣的形式儲(chǔ)存起來(lái)。
跨時(shí)間、跨地域運(yùn)輸:儲(chǔ)存起來(lái)的氫氣可以在需要時(shí)(如無(wú)風(fēng)、夜晚)通過(guò)燃料電池發(fā)電并入電網(wǎng),也可以通過(guò)管道或罐車運(yùn)輸?shù)叫枰牡胤绞褂谩_@使得氫氣成為解決可再生能源并網(wǎng)消納難題的關(guān)鍵技術(shù)的一項(xiàng)。
氫氣能源具備清潔、高效、可再生、可儲(chǔ)存的綜合優(yōu)勢(shì),是未來(lái)構(gòu)建“氫能社會(huì)”、實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和碳中和目標(biāo)的重要一環(huán)。盡管目前在大規(guī)模制取(尤其是綠氫的成本)、儲(chǔ)存運(yùn)輸(需高壓或液化)以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面仍面臨挑戰(zhàn),但其在重工業(yè)脫碳、重型交通和長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能等領(lǐng)域的巨大潛力,使其成為全球能源技術(shù)革命的重要方向。
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