氢能源是什么
氢气是一种二次能源,也是公认的清洁能源。200多年前,人们开始对氢能感兴趣。如今,各国对氢能的研究也取得了很大进展。目前,全球有50多个实验室正在进行氢能研究,寻找合适的催化剂,但没有取得重大突破。NASA已经用液氢做燃料,中国的长征二号、三号也用液氢做燃料。目前氢电池也是汽车领域非常重要的研究方向,日本在这方面的研究比较多。
氢能被誉为21世纪最具潜力的能源。它具有重量最轻、导热性能最好、颜色通用、可回收利用、热值理想、燃烧性能好、无毒、利用形式多样、形式多样、用量少、利用率高、运输方便、减少温室效应等优点。自20世纪70年代以来,世界上许多国家和地区都在研究氢能。中国上海一直是中国氢燃料电池研发和应用的重要基地,包括SAIC、同济大学在内的企业和高校成为研究主力。现在燃料电池发动机的关键技术已经基本突破,中国也有望成为氢能技术和应用的领先国家之一。
氢能源的特点
1、重量最轻:标准状态下,密度为 0.0899g/L,-252.7°C时,可成为液体,若将压力增大到数百个大气压,液氢可变为金属氢。
2、导热性最好 :比大多数气体的导热系数高出10倍。
3、储量丰富:据估计它构成了宇宙质量的75%,它主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上最广泛的物质。据推算,如把海水中的氢全部提取出来,它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。
4、回收利用:利用氢能源的汽车排出的废物只是水,所以可以再次分解氢,再次回收利用。
5、理想的发热值:除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,为142351 kJ/kg,是汽油发热值的3倍。
6燃统任我能好子:点燃快,与空气混合时有广泛的可燃范四,而目燃点高,炒烧迪度快。
7、环保:与其他燃料相比氢燃烧时最清洁 ,除生成水和少量氨化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,少量的氨气经过适当处理也不会污染环境,氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应。
8、利用形式多:既可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,又可以作为能源材料用于燃料电池,或转换成固态氢用作结构材料。
9、多种形态:以气态、液态或固态的金属氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求。
10、耗损少:可以取消远距离高压输电,可以远近距离管道输氢,安全性相对提高,能源无效损耗减小
11、利用率高:氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患,利用率高。
12、运输方便:氢可以减轻燃料白重,可以增加运载工具有效载荷,这样可以降低运输成本从全程效益考虑社会总效益优于其他能源。
氢能源的工作原理
氢能源的原理是氨气在氧气中燃烧产生热能,利用热力发动机将这些热能变成机械能,由于燃烧后的生成物是水,可以将这些水回收再分解成氢气和氧气,进行重复利用。
氢能源离我们有多远
目前,国内市面上的新能源车型主要有纯电动和插电混动车型两种,与传统燃油车相比,新能源车型会在极大程度上减少化石燃料的使用。尤其是对于纯电动车型来说还不排放尾气,打造绿色环保的出行体验,除此之外也拥有优于燃油车的静谧驾乘体验。但这些新能源车型真的不会对环境造成污染吗?事实当然不是这样的,就拿纯电动车型来说,是不需要排放尾气和传统燃料。但是报废的电池包又该如何处理,在一定程度上它又会不会造成重金属污染,这些都是今后会面临着问题。纯电动车型还是这样,就更不用说插电混动车型了,毕竟它还没有完全摆脱化石燃料。
与目前市面上的主流新能源车型相比,氢燃料电池才真正算得上是环保能源,可以实现真正的零排放,并且它的重量很轻。在使用过程中只会产生水和热,并不会产生其他有毒气体。另外它还是可以实现再生,摆脱对化石燃油的依赖,另外这类车型的充电速度还很快,只需五分钟就可以充好电,续航里程还很长,为用户带来更加高效便捷的出行方式,以上提到的内容都是氢能源的部分优势。
为什么氢能源优势如此明显却鲜为人用呢?
既然氢能源这么好,为什么这么多年了它就是发展不起来?究竟是大势所趋还是大势已去?其实早在二三十年前,很多车企就已经开始对氢能源进行研究,部分车企甚至已经取得了卓越的成绩。比如说第二代丰田Mirai就是氢燃料电池的先驱者,以及后来者居上的韩国NEXO,尤其是后者在2021年卖了九千多台,占到了全球销量的50%以上。看似表现不错,但是全球的氢能源车型的销量成绩本就不多,与其他新能源车型根本没有可比性,而造成氢能源车辆迟迟不能推广的原因自然有很多。
首先第一点,技术不成熟,虽然有不少车企在二三十年前就已经开始研发氢能源了,但是还没有攻克很多技术领域,所以说要想实现推广是非常困难的。第二点,成本问题,车企要想研发氢能源,必须要有大量的资金投入,而是这是一个非常漫长的研发过程,在这一过程中谁也不知道会投入多少,在这一漫长过程中,很多车企就会因为资金不到位而放弃研发了。
另外,生产出氢燃料汽车是一方面,更重要的是要想投入使用,接下来需要面对的就是建设加氢站,它的原理跟加油站是一样的。只不过二者的造价相差很多,少则都得上千万,关键是付出不能跟回报成正比,时间长了肯定是撑不下去的。
而且因为氢能源还没有普及,所以市面上的氢能源车型可谓是凤毛菱角,在各种因素的影响下,这些车型的售价自然不便宜,对消费者来说有较高经济基础要求。就算购买了一辆氢能源车型,随之而来就会面对如何补充能源的问题以及补充一次能源需要花费多少钱的问题。
实现氢能源普及的未来任重道远
氢能源迟迟得不到推广的原因,除了以上提到的内容以外还有很多。就目前来看,氢能源的发展还面临着很多瓶颈,只是一个很小众的存在。虽然各大车企都想率先抢占这一市场,但要想实现规模化、商业化还是为时尚早,将来还面临着很长一段路需要走。
虽然与其他新能源车型相比,氢能源的发展会慢一些,但个人认为氢能源才是最理想的环保能源形式。将来,肯定会有越来越多车企攻克更多难题,在整个汽车行业内掀起一场新的变革。目前很多自主车企也开始加大对这一领域的研发,比如说长安汽车推出的长安深蓝SL03,虽然目前只推出了纯电动和增程式车型,但品牌表示将来会推出氢燃料车型,如果将来它能实现量产,它将是中国首款量产的氢燃料电池轿车,所以说还是很值得大家期待的。
写在最后
现在的我们,已经可以在自己的身边慢慢地发现,国家已经开始在铺设氢能源补充站了。
虽然以目前的情况给大家的感觉好像是各国已经延缓或者说停止了对氢能源的研究与利用,但是实际上各国都清楚,氢能源代表的是下一个时代,谁能跑赢在起跑线上谁就能主导下一个时代的发展与利益,虽然目前来说,许多相关专利都已经被日本把控,但是以我们国家长期以来对某一领域下决心投入资源的能力来说,下一个时代一定是属于中国的。