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什么是氫能？
宇宙由多種成分的混合物組成。每個(gè)組成部分在世界構(gòu)成中都起著至關(guān)重要的作用。宇宙中最豐富的成分包括氫、 氮和氧。氫是最普遍的組成部分，占宇宙的７５％，它在生命的可持續(xù)性中發(fā)揮著更大的作用。除了幫助其他不同的生物生存之外，還可以利用氫來(lái)產(chǎn)生能量。
氫幾乎存在于所有植物中，也自然存在于水中。盡管太陽(yáng)中氫氣的百分比更高，但該氣體太輕，以至于在由陽(yáng)光傳播時(shí)，它實(shí)際上已從地球表面消失。因此，為了有效地獲得氫氣，必須從水、天然氣或生物質(zhì)中加以利用 。
氫是所有地球元素中最基本的元素。
氫原子由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組合而成。因此，它非常豐富，但實(shí)際上并不是作為一種單獨(dú)的物質(zhì)形式存在的。
相反，它通常與其他元素結(jié)合在一起。要從其伴隨物質(zhì)中分離出氫氣，需要付出很多努力，但它會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大而近乎清潔的能源。作為氣體，它可以用在燃料電池中為發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。
氫氣是通過(guò)一種稱為電解的技術(shù)從水中提取的，該技術(shù)涉及在水中流過(guò)大電流以分離氫和氧原子。電解過(guò)程非常昂貴，因?yàn)樗婕案吣芰肯摹?/span>
電解過(guò)程中用于發(fā)電的能量來(lái)自化石燃料，例如石油、天然氣或煤炭。還可以利用太陽(yáng)能，風(fēng)能和水力發(fā)電等可再生能源來(lái)確保沒(méi)有溫室氣體排放。
通過(guò)這種方法獲得一定量的氫氣仍在研究中，以建立一種可行的以相對(duì)較低的成本在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)氫氣的方法。
氫氣提取的另一種方法是蒸汽－甲烷重整或蒸汽提取，這需要將甲烷中的氫原子與碳原子分離。這是用于大量獲取氫氣的當(dāng)前技術(shù)。蒸汽－甲烷重整的不利之處在于，它會(huì)向大氣排放大量溫室氣體， 例如二氧化碳和一氧化碳，這是造成全球變暖的根源。
為了從氫氣中獲得電能，它被輸送到燃料電池，并在其中與氧氣結(jié)合，結(jié)果是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能和熱量。氫氣也可以燃燒以驅(qū)動(dòng)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)。該化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)品是水和碳，用于生產(chǎn)甲烷和煤。
氫氣的各種用途
氫是氯堿工業(yè)的副產(chǎn)品。早先，它部分地用于非能源應(yīng)用，而平衡部分則是向外張開(kāi)或排空到大氣中。目前，副產(chǎn)物氫被用于生產(chǎn)化學(xué)品和俘獲（主要是能源）應(yīng)用。
氫氣用于非能源用途，例如在化肥工業(yè)和煉油廠中。還開(kāi)發(fā)并展示了用氫氣為燃料的小型發(fā)電機(jī)組，燃料電池客車(chē)，三輪車(chē)，兩輪車(chē)（摩托車(chē)）以及催化燃燒系統(tǒng)。
氫能的優(yōu)勢(shì)
１．它是可再生能源，供應(yīng)充足
氫由于多種原因是一種豐富的能源，主要是因?yàn)樗墓?yīng)豐富。利用它可能需要大量資源，但沒(méi)有其他能源像氫一樣無(wú)限。從根本上講，這意味著它不可能像其他能源一樣耗盡。
２．大量本地產(chǎn)生氫氣的來(lái)源
氫氣可以在現(xiàn)場(chǎng)使用或集中生產(chǎn)，然后再分配。氫氣可以由甲烷，汽油，生物質(zhì)，煤或水產(chǎn)生。諸如污染量，技術(shù)挑戰(zhàn)和能源需求之類的因素取決于所使用的來(lái)源。
３．實(shí)際上是一種清潔能源
當(dāng)氫氣燃燒產(chǎn)生燃料時(shí)，副產(chǎn)物是完全安全的，這意味著它們沒(méi)有已知的副作用。航空公司實(shí)際上使用氫作為飲用水源。氫氣被利用后，通常會(huì)轉(zhuǎn)化為船上或太空站的宇航員的飲用水。
４．氫能無(wú)毒
它是一種無(wú)毒物質(zhì)，很少用于燃料。這意味著它對(duì)環(huán)境友好，不會(huì)對(duì)人體健康造成任何傷害或破壞。
與其他燃料來(lái)源（如核能， 天然氣）相比，這方面是首選 ，它們極度危險(xiǎn)或難以安全利用。它還允許在不允許使用其他形式燃料的地方使用氫氣。
５．氫氣的使用大大減少了污染
當(dāng)氫與燃料電池中的氧氣結(jié)合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電能，該電能可用于為車(chē)輛提供動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為熱源，并用于許多其他用途。當(dāng)它與氧氣結(jié)合時(shí)，唯一的副產(chǎn)物是水和熱量，這是使用氫氣作為能量載體的優(yōu)勢(shì)。
在生產(chǎn)過(guò)程中使用可再生能源（例如水或太陽(yáng)能）時(shí)，使用氫燃料電池不會(huì)釋放二氧化碳和其他溫室氣體或其他微粒。
６．比其他能源效率更高
氫氣是一種有效的能源類型，因?yàn)榕c柴油或汽油相比，它每磅燃料都能傳遞大量能量。從根本上講，這意味著與使用等量汽油的汽車(chē)相比，利用氫能的汽車(chē)將行駛更多的里程。
例如，與通常以３３％至３５％的效率發(fā)電的常規(guī)基于燃燒的發(fā)電廠相比，氫燃料電池能夠以高達(dá)６５％的效率發(fā)電，容量約為后者的三倍。
７．用于為太空飛船提供動(dòng)力
氫能的效率和功率使其成為宇宙飛船的理想燃料來(lái)源。它的功率是如此之高，以至于它能夠迅速將飛船發(fā)射到探索任務(wù)中。
這也是執(zhí)行這種能源密集型任務(wù)的最安全的能源形式。實(shí)際上，氫能的強(qiáng)度是汽油和其他基于化石的燃料的３倍。理想情況下，這意味著您需要更少的氫氣來(lái)完成一項(xiàng)繁重的任務(wù)。
它還為飛機(jī)，輪船，汽車(chē)以及便攜式和固定式燃料電池應(yīng)用提供動(dòng)力。在汽車(chē)中使用氫氣的不利之處在于，實(shí)際上很難將其存儲(chǔ)在低溫或高壓儲(chǔ)罐中。
８．可持續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)
電解是將水分離為氫和氧的方法。在這種情況下，可再生能源可用于為電解池提供動(dòng)力，以從水中產(chǎn)生氫氣，從而提供獨(dú)立于石油產(chǎn)品的可持續(xù)系統(tǒng)，并且無(wú)污染，不產(chǎn)生排放。用于為電解池供電的一些可再生資源是風(fēng)能，水能，太陽(yáng)能和潮汐能。
在電解器中產(chǎn)生氫氣后，可將其用于燃料電池中以發(fā)電。燃料電池過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物是水和熱量。如果燃料電池在高溫下運(yùn)行，則可以將系統(tǒng)設(shè)置為熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)，并將廢熱用于加熱。
氫能的缺點(diǎn)
盡管氫能具有許多令人欽佩的好處，但對(duì)于大多數(shù)政府和公司而言，氫能并不是真正可取的，清潔且廉價(jià)的能源。在氣態(tài)下，它非常易揮發(fā)。
盡管它的揮發(fā)性使它在完成眾多任務(wù)方面比其他能源更具優(yōu)勢(shì)，但同樣會(huì)使其使用和解決方法存在風(fēng)險(xiǎn)。氫能的一些缺點(diǎn)包括：
１．氫能源價(jià)格昂貴
電解和蒸汽重整是氫提取的兩個(gè)主要過(guò)程，非常昂貴。這是其在全球范圍內(nèi)未得到廣泛使用的真正原因。如今，氫能主要用于為大多數(shù) 混合動(dòng)力汽車(chē)提供動(dòng)力。
需要大量的研究和創(chuàng)新才能發(fā)現(xiàn)廉價(jià)和可持續(xù)的方式來(lái)利用這種形式的能源。在此之前，氫能將僅保留給富人。
２．儲(chǔ)存并發(fā)癥
氫性質(zhì)之一是它具有較低的密度。實(shí)際上，它的密度比汽油小得多。這意味著必須將其壓縮為液態(tài)，并在較低的溫度下以相同的方式存儲(chǔ)，以確保其作為能源的有效性和效率 。
該原因也解釋了為什么必須始終在高壓下存儲(chǔ)和運(yùn)輸氫氣，這就是為什么運(yùn)輸和普遍使用遠(yuǎn)非可行的原因。
３．它不是最安全的能源
氫的功率絕對(duì)不應(yīng)被低估。盡管汽油比氫危險(xiǎn)一些，但氫是高度易燃和易揮發(fā)的物質(zhì)，經(jīng)常引起人們對(duì)其潛在危險(xiǎn)的關(guān)注。與氣體相比，氫氣缺乏氣味，這使得幾乎不可能進(jìn)行泄漏檢測(cè)。要檢測(cè)泄漏，必須安裝傳感器。
４．棘手的四處走動(dòng)
由于氫的輕巧，運(yùn)輸氫是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。石油可以安全運(yùn)輸，因?yàn)樗蟛糠质峭ㄟ^(guò)管道推動(dòng)的。
煤炭可以方便地用自卸車(chē)運(yùn)輸。當(dāng)考慮大量運(yùn)輸氫時(shí)，氫也帶來(lái)了挑戰(zhàn)，這就是為什么氫主要只以小批量運(yùn)輸?shù)脑颉?/span>
５．取決于化石燃料
氫能是可再生的，對(duì)環(huán)境的影響最小，但是將其與氧氣分離需要其他不可再生的資源，例如煤，石油和天然氣。生產(chǎn)氫燃料仍需要化石燃料。
