“氫”聽未來

作為“21世紀(jì)的終極能源”，氫能將是引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)。近年來,氫能源以其綠色、零碳、可再生等特點(diǎn)引發(fā)的綠色浪潮已經(jīng)席卷全球。我國(guó)政府也在加大扶持力度，各地相繼出臺(tái)了一系列的發(fā)展規(guī)劃，據(jù)統(tǒng)計(jì)2017年僅氫燃料電池項(xiàng)目投資就超1000億元。本篇將為大家簡(jiǎn)單介紹氫能相關(guān)知識(shí)，以便更好的了解氫能，迎接未來氫能社會(huì)。

1、  什么是氫能？

氫（H），在元素周期表中位于第一位，廣泛存在于自然界，占宇宙質(zhì)量的75%，其單質(zhì)氫氣是密度最小、最輕的氣體。氫能是指氫和氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)所釋放出的化學(xué)能，是一種清潔的二次能源，具有來源廣、燃燒熱值高、能量密度大、可儲(chǔ)存、可再生、可電可燃、零污染、零碳排等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)控制地球溫升、解決能源危機(jī)的“終極能源”。

2、氫能技術(shù)的發(fā)展歷程。

1766年，英國(guó)化學(xué)家和物理學(xué)家卡文迪許（H.Cavendish）最早把氫氣收集起來,并對(duì)它的性質(zhì)仔細(xì)加以研究。

1782年，拉瓦錫（Lavoisier）明確提出水并非元素而是化合物。1787年，他把過去稱作“易燃空氣”的這種氣體命名為“Hydrogen”（氫），意思是“產(chǎn)生水的”，并確認(rèn)它是一種元素。

1807年，瑞士人伊薩克·代·李瓦茨制成了人類歷史上第一款氫氣內(nèi)燃機(jī)。直到現(xiàn)在，空中客車公司，奔馳航空公司也都正在努力開發(fā)裝備氫動(dòng)力內(nèi)燃機(jī)的空中飛機(jī)。

1839年，葛洛夫(William Grove)證實(shí)燃料電池的運(yùn)作原理。

1950年，培根(Francis Bacon)公開示范一組氫燃料電池的操作。

上世紀(jì)50年代后期美國(guó)太空總署(NASA)決定用堿性燃料電池為其太空計(jì)劃的動(dòng)力源，60年代用于登月的“土星-5”大推力火箭第二級(jí)和第三級(jí)火箭均使用大推力的以液氫為燃料的氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，并在70年代成功地將燃料電池應(yīng)用于雙子星五號(hào)太空船和阿波羅號(hào)宇宙飛船上，成為第一個(gè)實(shí)現(xiàn)氫能源技術(shù)應(yīng)用的國(guó)家。

                                                阿波羅號(hào)登月飛船

   進(jìn)入21世紀(jì)，在面對(duì)環(huán)境污染和能源短缺等危機(jī)下，氫能相關(guān)技術(shù)得到了快速發(fā)展。2014年日本豐田在全球首推4人乘商用燃料電池汽車Mirai，續(xù)航500多公里，補(bǔ)充氫燃料僅需3分鐘。

豐田Mirai氫燃料汽車

3、  氫能的應(yīng)用非常廣泛。

只要有水，有太陽能、光能、核能、電能等一次能源或者二次能源，就可以制成氫氣。氫氣的用途非常廣泛，無論是發(fā)電、發(fā)熱還是用作交通燃料，最后氫氣會(huì)與氧化物反應(yīng)生成水。氫就像個(gè)能源載體，跟電一樣的能源載體，將地球上的能量源源不斷地應(yīng)用到人類生活的各方面。另外，只要制氫的能量來源是可再生能源，那么整個(gè)氫能的生命周期也將是清潔環(huán)?？沙掷m(xù)的。如圖中所示，可再生能源產(chǎn)生的電能將水轉(zhuǎn)化成氫氣，氫氣經(jīng)純化、干燥后高壓存儲(chǔ)，以化學(xué)能形式（高壓氫氣）保存下來，高壓氫氣可以直接供工廠、氫能源汽車、分布式氫能源發(fā)電站使用，也可以應(yīng)用于其它有機(jī)燃料的生產(chǎn)，同時(shí)可以通過輸氣管道，同生物燃料一起，利用電熱轉(zhuǎn)換器滿足家庭的電力和供暖需求等。

可以預(yù)測(cè)，我們將來社會(huì)主要的能源供應(yīng)將會(huì)是電和氫。

4、氫能技術(shù)有哪些?

5、  以航天技術(shù)服務(wù)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

在氫能技術(shù)的發(fā)展中，很多重大的技術(shù)進(jìn)步或突破都來源于軍工航天領(lǐng)域。例如：作為研制出我國(guó)第一臺(tái)用于空間站供氧的水電解制氧裝置樣機(jī)的中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心，早在90年代中期就開始進(jìn)行質(zhì)子交換膜（SPE）水電解技術(shù)研究，至今已走過了近三十年的技術(shù)發(fā)展歷程，其成熟的SPE水電解技術(shù)可廣泛應(yīng)用于氫能制氫領(lǐng)域。利用先進(jìn)成熟的航天水電解制氫與高壓儲(chǔ)氫技術(shù)服務(wù)國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，積極推進(jìn)軍民融合深度發(fā)展，將是深圳市太空科技南方研究院的重要使命。

質(zhì)子交換膜（SPE）水電解芯體

在后面我們將會(huì)著重介紹研究院在質(zhì)子交換膜（SPE）水電解制氫技術(shù)和高壓儲(chǔ)氫技術(shù)發(fā)面取得的研究進(jìn)展。