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氢能:人类未来的清洁能源

日期:2017/8/7 14:35:34
    科学家们指出:“21世纪初叶人类正面临的两大危机:一是人为因素导致的气候变化是真实存在的,至21世纪末,气温的升高将会呈现一个相当大的幅度,并将会给人类、动物、植物以及人类文化遗产带来灾难性的后果。二是传统化石能源或核能源燃料被少数几个国家寡头垄断的情况正不断加剧,这不利于大多数国家利用能源。解决上述问题的方案不少,但是氢能为最优方案,它将为人类提供足够的清洁能源。”
谁是下一个能源主角
      人类的能源发展史是一部生产力发展的历史。从不发达社会使用收集的牲畜粪干、秸秆茅草,到我们今天使用的石油、煤炭、天然气能源,人类社会发展随着我们使用能源的进步而进步。能源不仅为人类提供基本需求,如光和热、而且还让我们能在空中、地面、水上甚至星际长距离旅行。随着汽车的发明和普及,人们又发现石油是比煤更方便、更有效的一种能源,于是石油在能源舞台上大显身手。现在,氢作为能源载体已经受到世界各国科学家、工程师、投资家和政府部门等多方的高度关注。
化石能源的尴尬处境
      1770年,瓦特发明蒸汽机,标志着第一次工业革命的开始,煤作为能源起了无可替代的推动作用。不过,瓦特根本无法想象他天才的发明,以及在他之后的各式各样、形形色色的蒸汽机向大气排放的CO2会给环境带来越来越严重的灾难!许多年以后,当煤、石油和天然气燃烧时,CO2和其它化学物质在大气中逐渐积累,吸收热量,并导致今天的“温室效应”,威胁着全人类的生存环境!
      燃烧汽油、柴油或其他含碳燃料还产生如一氧化碳、过氧硝酸乙酰酯(俗名为PAN)、苯并芘、烟雾之类有毒物质,也是许多麻烦的根源。化石能源,特别是煤的使用,不但给煤使用地区带来污染,而且给煤的生产地区也带来河流污染、地面塌陷等灾难;石油天然气的开采也往往造成严重的环境地质问题,比如导致地面变形、诱发地震、岩溶塌陷等等。
      成也化石能源、败也化石能源,它是地球环境污染的重要根源。所以,为了我们的地球,为了我们的后代,要尽量少用化石能源,同时使用替代能源。
世界的难题,氢能的机遇
      要解决全世界面临的“温室效应”和环境问题,人们提出多种办法,其实,最好的方法就是把燃料中的碳去掉。利用原子的核聚变反应也许能提供我们所需要的能量,但从目前估计,这可能是百年以后的远景了。
      用氢代替目前所用的燃料是唯一能提供既没有温室效应、也没有污染物威胁的高质生活的途径。世界的难题,给氢能展示优势的机会。
耀眼的太阳氢
      “氢能将进一步提高可再生能源在全球能源市场中的比例”。这是因为科技界普遍认为氢能是一种极具潜力的“能源载体”。氢气不是一次能源,自然界中不存在纯氢,只能通过分解含氢化合物得到,地球上最多的含氢化合物就是水!那么,分解水的能量从何而来?人们自然而然地想到永远光辉灿烂的太阳。太阳能对环境无害,但有很强的区域性和时间性。在某一时段,有的地方有太阳,有的地方却没有;即使在有太阳的地方,太阳光的强度从早晚到中午也有很大的变化。这样,我们在必须在太阳光强度高的时候储存太阳能,以便在没有太阳光时再利用。
       如何储存太阳能?靠蓄电池不行,容量太小。科学家提出了太阳-氢能系统。简单地说,白天太阳能转化为电,并电解水生产氢(只有商业、工厂和家庭不需要电时,才这样处理);然后用管道输送氢,就像今天输送天然气一样,直到城市和小镇,供燃料电池发电。清华大学核能与新能源技术研究院的科学家们正在开展“太阳氢”、“风氢”的研究。
       太阳-氢能无污染,当用氢产生热或电时,副产物是清洁的水,水电解又得到氢。所以太阳-氢能是一个清洁和可循环的系统。许多自然过程是自循环的,如动物、人和植物的呼吸系统,食物链和地球的水循环等。难道我们的能源不应该采用可再生的自循环系统吗?
       在太阳-氢系统中,氢在太阳能(直接的和间接的)和消费者之间扮演一个中介的角色。因为氢可存储、可运输、清洁,而且可无限循环利用,用之不竭!
任重道远的氢能
       大约250年前人们就发现了氢;约150年前,氢获得工业应用。在使用天然气之前,人们就用所谓的城市瓦斯来取暖、做饭或道路照明;那种瓦斯含氢达60%。
       随着科技的进步,能源工业将采用太阳,氢能系统生产清洁的氢气,汽车加注氢燃料和现在加注汽油一样方便、快捷。那时,人们的生活一定会更好、更舒适。

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