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氫能作為一種環(huán)保的綠色新能源，越來(lái)越得到市場(chǎng)的認(rèn)可。然而，氫氣的制備和儲(chǔ)存仍有很大的探索空間。最近，中國(guó)科研人員的一項(xiàng)研究公開(kāi)發(fā)布，通過(guò)搭建新型光熱系統(tǒng)，氫能的制備效率提高了6倍。在未來(lái)，我們也可以駕駛氫能源私家車(chē)上高速公路。
大展身手
氫能可以讓載人客車(chē)跑起來(lái)
還可以“推動(dòng)”火箭發(fā)射
許多人的概念中的“氫”真的很輕，只要充進(jìn)氣球，氣球就會(huì)立即飄起來(lái)。但“氫”也可以非?！爸亍保梢宰屳d人客車(chē)跑起來(lái)。南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院副研究員張凱表示，在北京冬奧會(huì)上，綠色氫能源“大展身手”，不僅主火炬燃燒使用氫能，甚至公交車(chē)也使用氫燃料電池。數(shù)據(jù)顯示，2022年北京冬奧會(huì)張家口投入了710輛氫燃料電池汽車(chē)。整個(gè)冬奧會(huì)期間，共有1200多輛氫燃料電池汽車(chē)運(yùn)行，是奧運(yùn)會(huì)歷史上數(shù)量最多的，也是冬季奧運(yùn)會(huì)上服務(wù)數(shù)量最多的。
“事實(shí)上，在2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)期間，氫燃料電池汽車(chē)就已經(jīng)開(kāi)始‘工作’。”張凱表示。
“在航天領(lǐng)域，它甚至可以‘推動(dòng)’火箭的發(fā)射。”張凱表示，“航天燃料中，液氫和液氧是重要組成部分，不僅環(huán)保，而且推力大，是火箭發(fā)射很好的推進(jìn)劑。”
在我們的日常生活中，氫能也開(kāi)始逐漸“落地”，“例如，氫是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的原料。氫也可以在農(nóng)業(yè)、美容和健康等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。”
主要特點(diǎn)
綠色環(huán)保，但制備成本過(guò)高
張凱展示了一組數(shù)據(jù)：氫作為宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，具有燃燒熱值高的特點(diǎn)，是汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍。氫燃燒的產(chǎn)物是水，因此它是世界上“最干凈”的能源。氫能研究院執(zhí)行院長(zhǎng)、清華大學(xué)副教授王賀武曾對(duì)氫能的大面積使用做過(guò)解讀：理想狀態(tài)下，1公斤氫氣能取代約5升柴油的消耗量，減少約15公斤二氧化碳排放。與柴油、汽油等傳統(tǒng)燃料相比，氫氣杜絕了顆粒物、氮氧化物等污染物的排放。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它對(duì)降低溫室效應(yīng)有很大的影響。
然而，張凱表示，目前我國(guó)氫能源更多的是從化石原料中提取的，存在三個(gè)困難：高成本高能耗、技術(shù)瓶頸和缺乏可持續(xù)發(fā)展模式。
最新研究
構(gòu)建新型光熱系統(tǒng)
氫能源制備效率提高6倍！
河北大學(xué)科研人員的最新研究發(fā)現(xiàn)，氫能的制備效率取得了突破。河北大學(xué)物理學(xué)院研究員李亞光在《自然通訊》上發(fā)表的最新研究結(jié)果顯示，通過(guò)新型光熱系統(tǒng)的構(gòu)建，6㎡正常光照面積的日均產(chǎn)氫量可達(dá)23.27m3，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模室外陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)甲醇重整制氫。
“科研人員建立的新型光熱系統(tǒng)，提高氫能制備效率的關(guān)鍵在于一種特殊的膜?！睆垊P拿讀者們最熟悉的太陽(yáng)能熱水器做了一個(gè)類(lèi)比，“在普通的太陽(yáng)能集熱管中，太陽(yáng)光透過(guò)玻璃管被涂在熱水管外壁上的黑色薄膜吸收，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為熱量，但黑色薄膜本身也會(huì)在近紅外波段發(fā)出長(zhǎng)波輻射，導(dǎo)致吸收的部分太陽(yáng)能損失?！?/span>
在這個(gè)新的光熱系統(tǒng)中，這種特殊的薄膜能有效地吸收太陽(yáng)能并將其轉(zhuǎn)化為熱量。同時(shí)，其近紅外波段的輻射能力顯著降低，大大提高了太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化利用，使系統(tǒng)在較低的輻照下達(dá)到較高的溫度，加速了甲醇和水的裂解，實(shí)現(xiàn)了氫能的高效制備。
根據(jù)公開(kāi)的數(shù)據(jù)，這種新型光熱系統(tǒng)制氫效率是目前文獻(xiàn)報(bào)道的光催化產(chǎn)氫效率的6倍。
展望未來(lái)
氫燃料電池車(chē)降低成本后或?qū)⑵占?/span>
這樣的畫(huà)面完全可以想象，未來(lái)的“加油站”即將升級(jí)為“加氫站”，市民駕駛氫燃料電池汽車(chē)進(jìn)入“加氫站”，為新能源汽車(chē)的氫能高壓氣罐加注氫氣，一踩油門(mén)、再次上路。
“目前，中國(guó)的研究人員和一些汽車(chē)制造企業(yè)在氫燃料電池的研發(fā)方面做出了‘努力’。在未來(lái)，我們必須克服氫制備的成本問(wèn)題。一旦成本降低，氫燃料電池汽車(chē)真的有望進(jìn)入老百姓家里?！睆垊P表示。
（作者：施曉娟）
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