清洁能源_氢能_

1、会计学1清洁能源清洁能源_氢能氢能_2氢能氢能氢能的利氢能的利用现状用现状氢能的一氢能的一般特性般特性氢能的储氢能的储存与运输存与运输氢能的氢能的生产生产什么是什么是氢能氢能氢能的氢能的限制限制4 中国中国2005年的一次能源需求总量年的一次能源需求总量 （其它指交通运输、农业、服务业及未指明的行业）（其它指交通运输、农业、服务业及未指明的行业） 67名称名称氢气氢气甲烷甲烷汽油汽油乙醇乙醇甲醇甲醇燃烧值燃烧值 / kJ kg-1121, 06150, 05444, 46727, 00620, 2548表表3-1 几种物质的燃烧值几种物质的燃烧值 燃烧热值高燃烧热值高 高于所有化石燃料和生物质

2、燃料高于所有化石燃料和生物质燃料为什么氢是永恒的能源？为什么氢是永恒的能源？燃烧稳定性好燃烧稳定性好 燃烧充分燃烧充分910111213一次能源一次能源 二次能源二次能源 最终用户最终用户 太阳能太阳能风能风能海洋能海洋能地热能地热能汽车、飞机、汽车、飞机、船舶船舶电电 力力氢氢 气气工业、农业、工业、农业、民生民生制氢制氢发电发电燃料电池燃料电池电解水电解水图3-1 设想中的21世纪能源结构体系1415161718192021在在“氢经济氢经济”的的，氢主要从矿物燃料中获得，氢主要从矿物燃料中获得223.1.1 化石燃料制氢技术化石燃料制氢技术232425CH4 + H2O = CO + 3

3、H2 H = + 49 kcalmolCH4 + 1/2 O2 = CO + 2H2 H = - 9 kcalmol自热重整自热重整(ATR)反应：反应：CH4 + xO2 + (22x) H2O = CO2 + (42x) H2262728煤煤气化气化煤气净化煤气净化H2提纯提纯CO变换变换H2产品产品气化剂气化剂灰渣灰渣副产品硫副产品硫尾气尾气水蒸汽水蒸汽副产副产CO2煤气化制氢技术工艺流程煤气化制氢技术工艺流程 2930 煤炭地下气化原理图煤炭地下气化原理图 3233电解水制氢的方法电解水制氢的方法3435363738394041燃燃 料料气态气态(20、1 atm)液态液态(沸点、沸点

4、、1 atm)绝对值绝对值 / kg m-3相对于氢相对于氢绝对值绝对值 / kg m-3相对于氢相对于氢氢氢 气气0.091.0070.81.0甲甲 烷烷0.658.13422.86.0汽汽 油油4.455.0700.09.9几种常用燃料的气态和液态下的密度几种常用燃料的气态和液态下的密度 422.1 氢气储存和输运中的考虑氢气储存和输运中的考虑432.2 氢气的储存和输运方法氢气的储存和输运方法44 Linde水冷液氢储罐实际产品及装配汽车照片水冷液氢储罐实际产品及装配汽车照片 45美国美国QUANTUM公司开发的第公司开发的第4类车用压力储氢装置类车用压力储氢装置 46储氢介质储氢介质氢

5、原子密度氢原子密度/1022个个 cm3储氢储氢相对密度相对密度含氢量含氢量(质量分数质量分数)/%标态下的氢气标态下的氢气0.00541100氢气钢瓶氢气钢瓶(15 MPa)0.81150100-253液氢液氢4.2778100LaNi5H66.21,1481.37FeTiH1.955.71,0561.85MgNiH45.61,0373.6MgH26.61,2227.65某些金属氢化物的储氢能力某些金属氢化物的储氢能力 484950513.1 氢的应用概述氢的应用概述氢能的利用航天飞机的高压补燃氢/氧发动机5758596061福特汽车公司FocusH2RV氢发动机轿车燃料电池v燃料电池由正极

6、、负极和夹在正负极中 间的电解质板所组成；66 燃气轮机装置示意图燃气轮机装置示意图 68燃气轮机的应用领域燃气轮机的应用领域69氢气在燃气轮机中的应用氢气在燃气轮机中的应用7071n其次，氢发动机可以靠空气燃料混合比的浓度调节动力输出其次，氢发动机可以靠空气燃料混合比的浓度调节动力输出，不需要节流阀。这样做最大的好处是提高了发动机的整体效，不需要节流阀。这样做最大的好处是提高了发动机的整体效率，因为不存在燃料泵中流量的损失，稀薄燃烧的效率较高也率，因为不存在燃料泵中流量的损失，稀薄燃烧的效率较高也起了一定的作用。起了一定的作用。72737475767778H2CH4C3H8汽油汽油着火限着火

7、限着火下限着火下限/%45.3/3.82.11着火上限着火上限/%7515107.8最小着火能最小着火能0.020.290.30.24自燃温度自燃温度/最小最小520630450228470热空气注入热空气注入6401040885镍铬电热丝镍铬电热丝75012201050 燃料的燃烧特性燃料的燃烧特性 80燃料的爆炸特性燃料的爆炸特性H2天然气天然气C3H8汽油汽油爆炸限爆炸限下限下限(空气中的体积空气中的体积)1318.36.33.11.1上限上限/%5913.573.3燃烧速度燃烧速度/cm s-1270374730爆炸能爆炸能单位能量单位能量/g TNT kJ-10.170.190.21单位体积单位体积/g TNT m-32.027.0344.22最大的安全间隙最大的安全间隙/cm0.0080.120.074