氢能的开发与利用

        氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，人类对氢能应用自200年前就产生了兴趣，到20世纪70年代以来，世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能研究。 氢能的开发与利用大致有一下的内容

        氢已成为世界各国共同努力的目标。其中太阳能制氢最具吸引力，也最有现实意义。目前正在探索的太阳能制氢技术（氢能开发的方式）有以下几种：
 

(1)太阳热分解水制氢

热分解水制氢有两种方法，即直接热分解和热化学分解。前者需要把水或蒸汽加热到3000 K以上，水中的氢和氧才能够分解，虽然其分解效率高，不需催化剂，但太阳能聚焦费用太昂贵。后者是在水中加入催化剂，使水中氢和氧的分解温度降低到9O0二1200 K，催化剂可再生后循环使用，目前这种方法的制氢效率已达50％。
 

(2)太阳能电解水制氢

这种方法是首先将太阳能转换成电能，然后再利用电能来电解水制氢。
 

(3)太阳能光化学分解水制氢

将水直接分解成氧和氢是很困难的，但把水先分解为氢离子和氢氧离子，再生成氢和氧就容易得多。基于这个原理，先进行光化学反应，再进行热化学反应，最后再进行电化学反应即可在较低温度下获得氢和氧。在上述三个步骤中可分别利用太阳能的光化学作用、光热作用和光电作用。这种方法为大规模利用太阳能制氢提供了实现的基础，其关键是寻求光解效率高、性能稳定、价格低廉的光敏催化剂。
 

(4)太阳能光电化学分解水制氢

这种方法是利用特殊的化学电池，这种电池的电极在太阳光的照射下能够维持恒定的电流，并将水离解而获取氢气。这种方法的关键是如何一34一ENERGY ENGINEERING 20o3②选取合适的电极材料。
 

(5)模拟植物光合作用分解水制氢

植物光合作用是在叶绿素上进行的。自从在叶绿素上发现光合作用过程的半导体电化学机理后，科学家就企图利用所谓“半导体隔片光电化学电池”来实现可见光直接电解水制氢的目标。不过由于人们对植物光合作用分解水制氢的机理还不够了解，要实现这一目标还有一系列理论和技术问题需要解决。
 

(6)光合微生物制氢

人们早就发现江河湖海中的某些藻类也有利用水制氢的能力，如小球藻、固氮蓝藻等就能以太阳光作动力，用水作原料，源源不断地放出氢气来。因此深入了解这些微生物制氢的机制将为大规模的太阳能生物制氢提供良好的前景。除了利用太阳能和核能制氢外，从生物质中制氢也正在大力研究之中。目前采用的方法是，利用生物质和有机废料中的碳素材料与溴及水在250℃下作用，形成氢溴酸和二氧化碳溶液，然后再将氢溴酸水溶液电解成氢及溴，溴再循环使用。

生物制氢能还有以下几种方法：①异养细菌发酵制氢②厌氧梭菌发酵制氢③混合微生物发酵制氢④活性污泥发酵制氢⑤光和细菌利用有机废水生产氢⑥微型藻是制氢的重要途径⑦甲醇用来生产氢气
 

  
       氢能利用方面很多，有的已经实现，有的人们正在努力追求。为了达到清洁新能源的目标，氢的利用将充满人类生活的方方面面，我们不妨从古到今，把氢能的主要用途简要叙述一下。

       氢能是无碳能源，因此被称为绿色能源。氢燃料电池车所用氢中不添加其他燃料，是利用氢能的“深绿”阶段，也是公认的利用氢能的最好方式之一，但目前由于成本等问题，尚处于示范阶段，还需要十几年的时间才能进入市场。因此，氢能利用不能只着眼于氢燃料电池汽车，应先在容易商业化的“浅绿”阶段加大拓展力度，即混氢的利用方式。

          在天然气中混入氢气(HCNG)，可以有效降低燃料的燃烧温度，从而减少排放气中氮氧化物含量，既可以用于汽车燃料，也可用作工业或民用燃料。印度已将HCNG作为发展氢能的主要内容。在我国，山西省国新能源技术有限责任公司已经建立了HCNG的工业示范项目，我国应在有条件的地方开展HCNG应用。此外，处于商业化门口的还有氢燃料电池叉车和氢燃料电池备用电源等，只要进一步推动，就可以实现产业化。