氫能:人類未來的清潔能源
日期:2017/8/7 14:35:34
科學(xué)家們指出:“21世紀(jì)初葉人類正面臨的兩大危機(jī):一是人為因素導(dǎo)致的氣候變化是真實(shí)存在的,至21世紀(jì)末,氣溫的升高將會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)相當(dāng)大的幅度,并將會(huì)給人類、動(dòng)物、植物以及人類文化遺產(chǎn)帶來災(zāi)難性的后果。二是傳統(tǒng)化石能源或核能源燃料被少數(shù)幾個(gè)國家寡頭壟斷的情況正不斷加劇,這不利于大多數(shù)國家利用能源。解決上述問題的方案不少,但是氫能為最優(yōu)方案,它將為人類提供足夠的清潔能源。”
誰是下一個(gè)能源主角
人類的能源發(fā)展史是一部生產(chǎn)力發(fā)展的歷史。從不發(fā)達(dá)社會(huì)使用收集的牲畜糞干、秸稈茅草,到我們今天使用的石油、煤炭、天然氣能源,人類社會(huì)發(fā)展隨著我們使用能源的進(jìn)步而進(jìn)步。能源不僅為人類提供基本需求,如光和熱、而且還讓我們能在空中、地面、水上甚至星際長距離旅行。隨著汽車的發(fā)明和普及,人們又發(fā)現(xiàn)石油是比煤更方便、更有效的一種能源,于是石油在能源舞臺(tái)上大顯身手。現(xiàn)在,氫作為能源載體已經(jīng)受到世界各國科學(xué)家、工程師、投資家和政府部門等多方的高度關(guān)注。
化石能源的尷尬處境
1770年,瓦特發(fā)明蒸汽機(jī),標(biāo)志著第一次工業(yè)革命的開始,煤作為能源起了無可替代的推動(dòng)作用。不過,瓦特根本無法想象他天才的發(fā)明,以及在他之后的各式各樣、形形色色的蒸汽機(jī)向大氣排放的CO2會(huì)給環(huán)境帶來越來越嚴(yán)重的災(zāi)難!許多年以后,當(dāng)煤、石油和天然氣燃燒時(shí),CO2和其它化學(xué)物質(zhì)在大氣中逐漸積累,吸收熱量,并導(dǎo)致今天的“溫室效應(yīng)”,威脅著全人類的生存環(huán)境!
燃燒汽油、柴油或其他含碳燃料還產(chǎn)生如一氧化碳、過氧硝酸乙酰酯(俗名為PAN)、苯并芘、煙霧之類有毒物質(zhì),也是許多麻煩的根源。化石能源,特別是煤的使用,不但給煤使用地區(qū)帶來污染,而且給煤的生產(chǎn)地區(qū)也帶來河流污染、地面塌陷等災(zāi)難;石油天然氣的開采也往往造成嚴(yán)重的環(huán)境地質(zhì)問題,比如導(dǎo)致地面變形、誘發(fā)地震、巖溶塌陷等等。
成也化石能源、敗也化石能源,它是地球環(huán)境污染的重要根源。所以,為了我們的地球,為了我們的后代,要盡量少用化石能源,同時(shí)使用替代能源。
世界的難題,氫能的機(jī)遇
要解決全世界面臨的“溫室效應(yīng)”和環(huán)境問題,人們提出多種辦法,其實(shí),最好的方法就是把燃料中的碳去掉。利用原子的核聚變反應(yīng)也許能提供我們所需要的能量,但從目前估計(jì),這可能是百年以后的遠(yuǎn)景了。
用氫代替目前所用的燃料是唯一能提供既沒有溫室效應(yīng)、也沒有污染物威脅的高質(zhì)生活的途徑。世界的難題,給氫能展示優(yōu)勢的機(jī)會(huì)。
耀眼的太陽氫
“氫能將進(jìn)一步提高可再生能源在全球能源市場中的比例”。這是因?yàn)榭萍冀缙毡檎J(rèn)為氫能是一種極具潛力的“能源載體”。氫氣不是一次能源,自然界中不存在純氫,只能通過分解含氫化合物得到,地球上最多的含氫化合物就是水!那么,分解水的能量從何而來?人們自然而然地想到永遠(yuǎn)光輝燦爛的太陽。太陽能對(duì)環(huán)境無害,但有很強(qiáng)的區(qū)域性和時(shí)間性。在某一時(shí)段,有的地方有太陽,有的地方卻沒有;即使在有太陽的地方,太陽光的強(qiáng)度從早晚到中午也有很大的變化。這樣,我們?cè)诒仨氃谔柟鈴?qiáng)度高的時(shí)候儲(chǔ)存太陽能,以便在沒有太陽光時(shí)再利用。
如何儲(chǔ)存太陽能?靠蓄電池不行,容量太小。科學(xué)家提出了太陽-氫能系統(tǒng)。簡單地說,白天太陽能轉(zhuǎn)化為電,并電解水生產(chǎn)氫(只有商業(yè)、工廠和家庭不需要電時(shí),才這樣處理);然后用管道輸送氫,就像今天輸送天然氣一樣,直到城市和小鎮(zhèn),供燃料電池發(fā)電。清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院的科學(xué)家們正在開展“太陽氫”、“風(fēng)氫”的研究。
太陽-氫能無污染,當(dāng)用氫產(chǎn)生熱或電時(shí),副產(chǎn)物是清潔的水,水電解又得到氫。所以太陽-氫能是一個(gè)清潔和可循環(huán)的系統(tǒng)。許多自然過程是自循環(huán)的,如動(dòng)物、人和植物的呼吸系統(tǒng),食物鏈和地球的水循環(huán)等。難道我們的能源不應(yīng)該采用可再生的自循環(huán)系統(tǒng)嗎?
在太陽-氫系統(tǒng)中,氫在太陽能(直接的和間接的)和消費(fèi)者之間扮演一個(gè)中介的角色。因?yàn)闅淇纱鎯?chǔ)、可運(yùn)輸、清潔,而且可無限循環(huán)利用,用之不竭!
任重道遠(yuǎn)的氫能
大約250年前人們就發(fā)現(xiàn)了氫;約150年前,氫獲得工業(yè)應(yīng)用。在使用天然氣之前,人們就用所謂的城市瓦斯來取暖、做飯或道路照明;那種瓦斯含氫達(dá)60%。
隨著科技的進(jìn)步,能源工業(yè)將采用太陽,氫能系統(tǒng)生產(chǎn)清潔的氫氣,汽車加注氫燃料和現(xiàn)在加注汽油一樣方便、快捷。那時(shí),人們的生活一定會(huì)更好、更舒適。
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