一文看懂,氫能源為什麼被稱為未來能源戰略方向?

2020-09-21 我行車行

公元1766年,英國科學家卡文迪許首次發現了氫,並且將其與鋅、鐵、錫等金屬,還有稀硫酸共同作用,從而得到了一種可燃氣體,即氫氣。他研究了氫氣的物理性質和化學性質,發現氫氣與空氣混合後點燃會發生爆炸,又發現氫氣與氧氣化合生成水,從而認識到這種氣體和其它已知的各種氣體都不同,由於卡文迪許自己非常篤信燃素說,所以他認為水是一種元素,氧是失去燃素的水,氫則是含有過多燃素的水。此時,卡文迪許並沒有給氫正式命名,而是將其稱為「易燃空氣」。

到了1782年,拉瓦錫在實驗中用紅熱的槍筒分解了水蒸氣,才明確提出正確的結論:水不是元素,而是氫和氧的化合物,糾正了前人把水當作元素的錯誤概念。1787年,他把過去稱作「易燃空氣」的這種氣體命名為「H-ydrogne」(氫),意思是「產生水的」,並確認它是一種元素。這就是氫的來源。

20世紀70年代,人們開始用氫氣作為內燃機的燃料,世界上許多國家和地區都廣泛開展了氫能源研究。1807年,瑞士人伊薩克·代·李瓦茨製成了人類歷史上首個單缸氫氣內燃機。他把氫氣充進氣缸,氫氣在氣缸內燃燒,最終推動活塞往復運動,並且還發現,氫內燃機的效率比汽油機還高。

1839年,葛洛夫證實了燃料電池的運作原理,開啟了燃料電池研究的序幕。1950年,美國太空總署(NASA)決定用鹼性燃料電池作為其太空計劃的動力源,並在70年代早期,將搭載鹼性燃料電池的阿波羅登月飛船送上月球測試,為人類登月作出了積極貢獻。此後,美、俄等航天大國還將氫氧燃料電池作為空間軌道站的電源而廣泛應用,我國的長徵2號、3號也使用液氫作為燃料。

除了航空航天領域,氫燃料電池還被運用於汽車工業領域。1966年,通用汽車推出了全球第一款燃料電池汽車Electrovan,該車動力系統由32個串聯薄電極燃料電池模塊組成,持續輸出功率為32千瓦,峰值功率為160千瓦,完美詮釋了燃料電池技術的可行性潛力。之後各大車廠均紛紛展開燃料電池汽車的研究。

2006年,本田推出了全球首款面向大眾消費者銷售的氫燃料電池汽車——CLARITY,其最大續航裡程為750KM,存氫罐容量為141L,可存儲5.0KG高壓氫;2015年,豐田旗下的氫燃料電池汽車Mirai也開始正式量產,其驅電機最大輸出功率為113kW,峰值扭矩達335牛米,續航裡程為650KM。

2017年,國內氫燃料電池汽車開始投入商業化運營。作為國內較早投身於氫燃料電池汽車研發的上汽大通MAXUS,就率先推出了旗下首款氫燃料電池寬體輕客——FCV80,截至目前,其商業化運營裡程已超400萬公裡。再到最近,全球首款氫燃料電池MPV——上汽大通MAXUS EUNIQ 7正式亮相,其加氫僅需3分鐘,NEDC續航裡程可達605km,配備的氫瓶由航天級碳纖維全纏繞,可耐受842度高溫,氫瓶的耐壓強度達到70MPa,安全品質十分出色;此外,現代的氫燃料電池汽車NEXO,目前累計銷量也突破了1000輛,業內都十分看好氫燃料電池汽車的發展前景。

除此之外,氫燃料也被運用於無人機領域,2017年,WirthResearch公司設計的全新無人機就是世界上第一架使用輕型氫燃料電池作為主要能源的無人機,其續航裡程長達6小時;另外,一些住宅的電力系統也通過氫能源來供電,氫能源可以說是滲透到了我們的日常生活中,為我們帶來很多便利。


氫能源被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源,是人類能源戰略的重要發展方向。面對日益增長的環境壓力,氫能源得天獨厚的清潔優勢,以及出色的燃燒效率,使得其被運用於工業、建築、交通等各大領域,應用場景十分豐富。隨著技術的不斷進步,可以預見,氫能源的前景依然十分廣闊。

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    隨著全球氫燃料電池汽車產業呈現出爆發式增長,氫能已經成為了國家新能源發展的戰略產業。近日,北京市經信局發布了《北京市氫燃料電池汽車產業發展規劃》(2020—2025年),同時,大興國際氫能示範區也在同日正式揭牌。
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  • 氫氣提取技術有重大突破,大規模推廣,廉價氫能源將取代化石能源
    蒸汽機是在公元一世紀發明的,電是由富蘭克林在1732年發明的。到目前為止,人類為了自身安全沒有停止了對能源的探索。特別是在過去的500年裡,人類開發了滿足能源需求的新途徑,如水電、火電、核電、風電、光伏發電等。
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