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四、发展预测 氢 能开发利用首要解决的是廉价的氢源问题。从煤、石油和天然气等化石燃料中制取氢气，国内虽已有规模化生产，但从长远观点看，这已不符合可持续发展的需要。 从非化石燃料中制取氢气才是正确的途径。在这方面电解水制氢已具备规模化生产能力，研究降低制氢电耗有关的科学问题，是推广电解水制氢的关键。光解水制氢 其能量可取自太阳能,这种制氢方法适用于海水及淡水，资源极为丰富，是一种非常有前途的制氢方法。 储氢技术是氢能利用走向实用化、规模化的关键。 根据技术发展趋势，今后储氢研究的重点是在新型高性能规模储氢材料上。国内的储氢合金材料已有小批量生产，但较低的储氢质量比和高的价格仍阻碍其大规模应 用。镁系合金虽有很高的储氢密度，但放氢温度高，吸放氢速度慢，因此研究镁系合金在储氢过程中的关键问题，可能是解决氢能规模储运的重要途径。近年来，纳 米碳在储氢方面已表现出优异的性能，有关的研究国内外尚处于初始阶段，应积极探索纳米碳作为规模储氢材料的可能性。 在氢能利用方面，燃料电池发电 系统仍是实现氢能应用的重要途径。在我国质子交换膜燃料电池已有技术基础上，除继续加强大功率PEMFC的关键技术研究外，还应注意PEMFC系统工程关 键技术开发和系统技术集成，这是PEMFC发电系统走向实用化过程的关键。此外，天然气重整制氢技术开发与实用化对在我国推广PEMFC发电系统有着重要 的现实意义。PEMFC电动汽车具有零排放的突出优点，在各类电动汽车发展中占有明显的优势。 氢能所具有的清洁、无污染、效 率高、重量轻和储存及输送性能好、应用形式多等诸多优点，赢得了人们的青睐。利用氢能的途径和方法很多，例如：航天器燃料、氢能飞机、氢能汽车、氢能发 电、氢介质储能与输送，以及氢能空调、氢能冰箱等等，有的已经实现，有的正在开发，有的尚在追求和探索。随着科学技术的进步和氢能系统技术的全面进展，氢 能应用范围必将不断扩大，氢能将深入到人类活动的各个方面，直至走进千家万户。 燃料电池 燃 料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。依据电解质的不 同，可将燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换 膜燃料电池（PEMFC）等。 燃料电池具有以下优点： 1．不受卡诺循环限制，能量转换效率高； 2．洁净、无污染、噪声低； 3．模块结构、积木性强，比功率高。既可以集中供电，也适合分散供电。 4．高温型燃料电池可实现热电连供。 我 国的燃料电池研究始于1958年，电子工业部天津电源研究所最早开展了MCFC研究。70年代在航天事业的推动下，中国科学院大连化学物理研究所研制成功 千瓦级AFC。“七五”期间，中国科学院长春应用化学研究所1990承担了中科院PEMFC研究任务；1993开始进行直接甲醇质子交换膜燃料电池 （DMFC）的研究。电力工业部哈尔滨电站成套设备研究所于1991年研制出由7个单电池组成的MCFC原理性电池。“八五”期间，中科院大连化物所、上 海硅酸盐研究所、化工冶金研究所及清华大学等国内十几个单位进行了与SOFC有关的研究。 我国科学工作者在燃料电池基础研究和单项技术方面取得了 不少进展，积累了一定经验。但是，由于多年来在燃料电池研究方面投入资金数量很少，就燃料电池技术的总体水平来看，尚与发达国家有较大差距。我国有关部门 和专家对燃料电池十分重视，1996年和1998年两次香山科学会议对我国燃料电池技术的发展进行了专题讨论，强调了自主研究与开发燃料电池系统的重要性 和必要性。 二、燃料来源与资源评估 从理论上讲，任何能发生电化学氧化还原反应的气体均可作 为燃料电池的燃料或氧化剂。氢气是燃料电池常用的燃料气。氧是燃料电池中常用的氧化剂，它能很方便地从空气中获取。在地球周围单质氢是极少的，在地壳中的 某些特定条件下虽然也有氢气存在，但都难于开采与回收。然而，氢具有高的电化学反应活性，可以从石油、天然气、甲醇、烃类或煤等通用燃料中转化而得。生物 质能也是氢的重要来源，如：细菌制氢、发酵制氢及沼气回收等。工业副产氢也是燃料电池获得燃料的有效途径。据统计我国在合成氨工业中氢的年回收量可达标 14´ 108m3；在氯碱工业中有87´ 106m3的氢可供回收利用。此外，在冶金工业、发酵制酒厂及丁淳溶剂厂等生产过程中都有大量氢可回收。上述各类工业副产氢的可回收总量，估计可达标15 亿立方米以上。 除氢气之外，还有一些气体如CO也可作为MCFC与SOFC的燃料。这样，天然气、管道煤气均是大型燃料电池发电站可资利用的丰富 燃料资源。从长远发展看，高温型MCFC和SOFC系统是利用煤炭资源进行高效、清洁发电的有效途径，因此，我国丰富的煤炭资源也是燃料电池所需燃料的巨 大来源。 未来大规模推广使用燃料电池仍需要解决氢源问题。从石油、天然气和煤等化石燃料中制取氢气，从长远考虑仍存在着资源枯竭问题。众所周知， 水是由氢和氧组成，因此大量的氢可从水中提取，特别是海水，真是取之不尽，用之不竭。我们将这一美好理想，寄希望于太阳光能制氢的实现。 (责任编辑：laiquliu) |
