‘壹’ 氢能是一种什么能源
科学家预计氢能在21世纪有可能成为一种重要的二次能源。氢的热值高达1.2×10^6焦／千克，为汽油的24倍。液态氢燃烧时能产生1700℃左右的高温，可以用来切割金属；氢作为气轮机的燃料，既可发电，又可产生高压蒸汽供热。作为一般的内燃机燃料或城市民用煤气，更是优越无比。氢燃烧之后回复为水，水又是制氢的原料，可以反复循环使用，而且是无污染能源。
氢能贮量丰富，在地球上每9000克水中就有1000克氢，来源稳定，用之不竭。它贮运方便，瓶装、管输均可，与某些活泼金属反应，还可暂时成为固体而便于搬运。
从水中制氢的方法有热解、电解和光解。以煤或焦炭为原料的合成氨气体中的氢，是使水蒸气通过炽热的碳层分解得到的。这是典型的热解法制氢。在食盐电解制烧碱过程中，会从电解槽的阴极析出氢。此外，还有直接电解水的制氢方法。还有一种方法是模仿某些天然植物所具有的光解水制氢法。科学家们设想，建一些为电解水制取氢气的专用核电站。比如，建一些人造海岛，把核电站建在人造海岛上，电解用水和冷却用水举手可取，又远离居民区，既经济，又安全。制取的氢和氧，用铺设在水下的送气管道输往陆地，再用贮存天然气的方法，在陆地挖一些专用的地下贮气库，把氢气存在里面。
‘贰’ 空气被称为未来最理想的资源理由是氢气的用途有什么等
再回想未来的能源形势，从一个长远的角度看，我们就从100%的可再生能源的角度考虑，那么，社会的能源生产和消费将产生怎样的变化。
首先我们看能源生产，大规模利用的可再生能源，无非就是水能、太阳能、风能、生物质能四种。
水能已经发展成熟，成本低廉，使用清洁，而且水电并网没有任何障碍。考虑到受水资源的限制，未来想要大规模的扩张也比较困难。因此，我们可以预计，未来的水能的生产量可能和现在相差不大，主要是用于电力的生产。
风能和太阳能，这两种可再生能源可以放到一起来讲，因为这两种能源有很多相似的地方：需要广阔的土地（所以一般在较偏僻地域发展），能源不稳定（受昼夜、季节影响），上网难度大。
考虑到风能和太阳能的不稳定性，一个重要的课题就是能源存储，或者说能源存储与运输，这实际上是我写的这篇文章的核心和初衷。能源存储有以下几个选项，直接电能的存储（电池），以氢能的形式存储，以液态碳基化学能的存储（醇类和烃类）。先说最简单的，电池。对于电池用于大规模储能（这里不是指车用的小型电池），我是持乐观态度的，但由于我不是这个领域的，对此了解不深。我只是从过程中，而不是从技术的角度来思考，觉得直接电能的存储是有着巨大的优势的，省略了很多电能与化学能转化、化学能与化学能之间的转化的过程。对于周期性的风能与太阳能，电池是一个能源存储的补充。至于电池是放置于可再生能源电厂本身，还是放置于能源消费端，我觉得应该放在能源生产端，可以不上网，直接存储。
然而，风能和太阳能的一个重要问题是并网困难，有很多弃风弃光的现象，电池能否解决这个问题，目前我还不得而知。
再说直接氢能的存储，主要有压缩氢气、液态氢气、固态储氢（氢化物、金属有机化合物等）几种方式，也有就地储存和远程运输两种。氢能的好处不用多说，主要在于生产和利用都比较方便，但其缺点在于能量密度低。如果是就地储存，我觉得可能还有一定的优势的，因为光电风电往往选址在偏远地区，在土地资源上有一定的优势。而且，能量的存储基本容量达到几天就可以，比如白天存储，晚上使用，就可以成为光电的良好补充。还有一种是先输电再储氢，可以将两种技术分开，当然需要电能先上网。当然，有时候我们需要远程运输氢能，比如说工业用氢、燃料电池汽车，那么可能可以使用的是液态氢的气罐车或者气态氢的管道。这里面一个潜在的问题，可能不太容易注意到的，就是水源的问题。以我国为例，如果是在新疆内蒙的光电风电，那么当地的水源是比较匮乏的。如果是海上风电，可能在这方面是有一定的优势的。
‘叁’ 下列关于氢能的说法错误的是
b错 因为氢是极难以压缩的 只有很少数情况下使用压缩氢气 一般都用金属材料制成的海绵吸收 虽然容易但是吸收的量非常少。所以说氢气的运输与储存不是很安全。
‘肆’ 氢气储存及运输存在哪些问题
通常氢能以三种状态存储和运输:高压气态､液态和氢化物形态｡用压缩气体罐储存的氢
‘伍’ 存储氢气的方式有哪些
氢能体系主要包括氢的生产、储存和运输、应用3个环节。而氢能的储存是关键，也是目前氢能应用的主要技术障碍。大家知道，所有元素中氢的重量最轻，在标准状态下，它的密度为0.0899克/升，为水的密度的万分之一。在-252.7℃ 时，可以为液体，密度70克/升，仅为水的1/15。所以氢气可以储存，但是很难高密度储存。
氢气输送也是氢能利用的重要环节。一般而言，氢气生产厂和用户会有一定的距离，这就存在氢气输送的需求。按照氢在输运时所处状态的不同，可以分为气氢输送、液氢输送和固氢输送。其中前两者是目前正在大规模使用的两种方式。
高压气态储存
气态氢可储存在地下仓库里，也可装入钢瓶中。为了提高其储存空间利用率，必须将氢气进行压缩，尽可能使氢气的体积变小，因此就需要对氢气施加压力，为此需消耗较多的压缩功。氢气重量很轻，即使体积缩小、密度增大，重量仍然如此。一般情况下，一个充气压力为20兆帕的高压钢瓶储氢重量只占总重量的1.6％，供太空用的钛瓶储氢重量也仅为总重量的5％。
为提高储氢量，目前科技工作者们正在研究一种微孔结构的储氢装置，它是一种微型球床。微型球的球壁非常薄，最薄的只有1微米。微型球充满了非常小的小孔，最小的小孔直径只有10微米左右，氢气就储存在这些小孔中。微型球可用塑料、玻璃、陶瓷或金属制造。
高压气态储存是最普遍、最直接的方式，通过减压阀的调节就可以直接将氢气释放出来。但是它也存在着一定的不足，即能耗较高。
低温液化储存
随着温度的变化，氢气的形态也会发生变化。将氢气降温，当冷却到-253℃时，氢气就会发生形态上的变化，由气态变成液态，也就是液氢。然后，再将液氢储存在高真空的绝热容器中，在恒定的低温下，液氢就会一直保持这种状态，不再发生变化。这种液氢储存工艺已经用于宇航中。这种储存方式成本较高，安全技术也比较复杂，不适合广泛应用。低温储存液氢的关键就在于储存容器，因此高度绝热的储氢容器是目前研究的重点。
现在一种间壁间充满中孔微珠的绝热容器已经问世。这种二氧化硅的微珠直径在30～150微米，中间是空心的，壁厚只有1～5微米，在部分微珠上镀上厚度为1微米的铝。由于这种微珠导热系数极小，其颗粒又非常细，可以完全抑制颗粒间的对流换热；将3％～5％的镀铝微珠混入不镀铝的微珠当中，可以有效地切断辐射传热。这种新型的热绝缘容器不需抽真空，其绝热效果远优于普通高真空的绝热容器，是一种比较理想的液氢储存罐，美国宇航局已广泛采用这种新型的储氢容器。
在生产实践中，采用液氢储存必须先制备液氢，将气态氢变成液态氢。生产液氢一般可采用3种液化循环方式，其中，带膨胀机的循环效率最高，在大型氢液化装置上被广泛采用；节流循环方式效率不高，但流程简单，运行可靠，所以在小型氢液化装置中应用较多；氦制冷氢液化循环消除了高压氢的危险，运转安全可靠，但氦制冷系统设备复杂，因此在氢液化中应用不多。
金属氢化物储存
曾经有这样一件奇怪的事情：在一间部队的营房里，史密斯中士把弯曲的镍钛合金丝拉直，放到工作台上，转过身忙别的事情。过了一会儿，等他再回到台子边，看到刚才拉直的镍钛合金丝又变成原来弯曲的形状了，史密斯中士对此感到很奇怪。
发现这种现象的不仅仅是史密斯中士，巴克勒教授也发现了这种现象。他发现被他拉直的镍钛合金丝又恢复到原来弯曲的形状了。为什么会这样呢?巴克勒教授走到镍钛合金丝的旁边，看到周围并没有什么异常，他再试了一下看看是不是磁场作用的结果，可是经过检测，周围根本没有磁场。这到底是什么原因呢?当他无意中用手摸了摸放金属的台子，发现台子很烫，难道是热量在作怪吗?巴克勒教授决定亲自试一试。他把镍钛合金丝一根一根地拉直，然后又把它们放到台子上，结果和刚才一样。他又将这些镍合金丝拉直放到另外一个地方，这些金属并没有弯曲，还保持原来的样子。也就是说，放在高温地方的镍钛合金丝会恢复到原来弯曲的样子，而放在其他地方的镍钛合金丝没有改变形状。巴克勒教授从而发现了一个非常重要的科学现象，即合金在上升到一定温度的时候，它会恢复到原来弯曲的状态。巴克勒教授由此得到一个结论：镍钛合金具有记忆力。镍钛合金具有记忆力，那么其他金属有没有记忆力呢?巴克勒教授并没有浅尝辄止，放过对其他事物研究的机会。他做了许多实验，最后他发现合金大都具有记忆力。
根据合金的这一特性，近年来，一种新型简便的储氢方法应运而生，即利用储氢合金(金属氢化物)来储存氢气。这是一种金属与氢反应生成金属氢化物而将氢储存和固定的技术。氢可以和许多金属或合金化合之后形成金属氢化物，它们在一定温度和压力下会大量吸收氢而生成金属氢化物。而反应又有很好的可逆性，适当升高温度和减小压力即可发生逆反应，释放出氢气。金属氢化物储存，使氢气跟能够氢化的金属或合金相化合，以固体金属氢化物的形式储存起来。金属储氢自20世纪70年代开始就受到了重视。
储氢合金具有很强的储氢能力。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍，也就是说，相当于储存了1000个大气压的高压氢气。储氢合金都是固体，需要用氢时通过加热或减压将储存于其中的氢释放出来，因此是一种极其简便易行的理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合金主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金以及稀土系储氢合金。
储氢合金具有高强的本领，不仅具有储存氢气的功能，而且还能够采暖和制冷。炎热的夏天，太阳光照射在储氢合金上，在阳光热量的作用下，它便吸热放出氢气，将氢气储存在氢气瓶里。吸热使周围空气温度降低，起到空调制冷的效果。到了寒冷的冬天，储氢合金又吸收夏天所储存的氢气，放出热量，这些热量就可以供取暖了。利用这种放热—吸热循环可进行热的储存和传输，制造制冷或采暖设备。此外，储氢合金还可以用于提纯和回收氢气，它可将氢气提纯到很高的纯度。采用储氢合金，可以以很低的成本获得纯度高于99.9999％的超纯氢。
储氢合金的飞速发展，给氢气的利用开辟了一条广阔的道路。目前我国已研制成功了一种氢能汽车，它使用储氢材料90千克就可以连续行驶40千米，时速超过50千米。
碳材料储存
碳材料储氢也是一种重要的储氢途径。做储氢介质的碳材料主要有高比表面积活性炭、石墨纳米纤维和碳纳米管。由于材料内孔径的大小及分布不同，这三类碳材料的储氢机理也有区别。活性炭储氢的研究始于20世纪70年代末，该材料储氢面临最大的技术难点是氢气需先预冷吸氢量才有明显的增长，且由于活性炭孔径分布较为杂乱，氢的解吸速度和可利用容积比例均受影响。碳纳米材料是一种新型储氢材料，如果选用合适催化剂，优化调整工艺过程参数，可使其结构更适宜氢的吸收和脱附，用它做氢动力系统的储氢介质有很好的前景。
石墨纳米纤维来自含碳化合物，由含碳化合物经所选金属颗粒催化分解产生，主要形状有管状、飞鱼骨状、层状。其中，飞鱼骨状的石墨纳米纤维吸氢量最高。
碳纳米管可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，主要由碳通过电弧放电法和热分解催化法制得。电弧放电法制得的碳纳米管通常比较长，结晶性能比较好，但纯化较困难。而用催化法制得的碳纳米管，管径大小比较容易调节，纯化也比较容易，但结晶性能要比电弧放电法制备的差一些。
碳纳米管的孔径分布比石墨纳米纤维的孔径分布更为有序，选用合适的金属催化颗粒和晶状促长剂，就能够比较容易地控制管径的大小及管口的朝向。微孔中加入催化金属颗粒和促长剂，可增加碳纳米管强度，并使表面微孔更适宜氢分子的储存。知识点
‘陆’ 将氢气冷凝成液体并储存在储罐中的优点和缺点是什么
储氢是氢能发展中的一个重要方面，低温液化储氢由于其储氢密度大，能量密度高等特点，具有很大的优势，下面我们具体来看看优点和有哪些不足。
就三种主流的储氢方式而言，高压储氢技术较为成熟，未来将朝着更高压力，更轻质的方向发展，目前在燃料电池车中已有应用，金属氢化物储氢在未来一段时间，将仍处于实验研究阶段，但也表现出巨大潜力，低温液态储氢由于氢液化耗能巨大，且对低温绝热容器性能要求极高，导致其储氢成本昂贵，目前多用于航天方面，绝热技术是低温容器的核心技术。传统的被动绝热技术在低温系统中均有广泛应用，在此基础上发展而来的变密度多层绝热技术目前主要用于航天，国内相关研究较少。基于低温制冷机技术，通过主动耗能来实现热量转移的主动绝热技术是研究的一个热点，低温压力容器在选材上要考虑工程材料的低温性能，及材料与储存介质的相容性。
随着氢燃料电池的迅猛发展，对民用氢提出了更大需求，低温液态储氢存在从军工向民用转移的趋势，但目前由于氢液化过程耗能巨大、且液氢储存对容器绝热性能要求极高，导致其经济性很差，氢液化较困难，仅通过被动绝热技术在存储中难以做到绝对的绝热，浪费不可避免，且有一定危险性，随着材料科学的不断发展，低导热率，高强度，良好低温性能的材料将不断应用于低温容器中，此外，氢安全也是人们关注的问题，在未来氢能取得大规模应用之际，对氢爆炸，泄露相关机理及模型的研究至关重要，如何保障用氢安全则是重中之重。
‘柒’ 大家知道氢能的储存的方法吗是如何发展的
氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，人类对氢能应用自200年前就产生了兴趣，到20世纪70年代以来，世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能研究。 早在1970年，美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”（Hydrogen Economics）的概念。1976年美国斯坦福研究院就开展了氢经济的可行性研究。20世纪90年代中期以来多种因素的汇合增加了氢能经济的吸引力。这些因素包括：持久的城市空气污染、对较低或零废气排放的交通工具的需求、减少对外国石油进口的需要、CO2排放和全球气候变化、储存可再生电能供应的需求等。氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，是人类的战略能源发展方向。世界各国如冰岛、中国、德国、日本和美国等不同的国家之间在氢能交通工具的商业化的方面已经出现了激烈的竞争。虽然其它利用形式是可能的（例如取暖、烹饪、发电、航行器、机车），但氢能在小汽车、卡车、公共汽车、出租车、摩托车和商业船上的应用已经成为焦点。由于氢能利用过程中CO2的零排放这一优势，其能源供给及转换技术已被认真加以评估。氢能能够通过从化石燃料或生物物质（包括城市废物等）中获取氢原子而得到，或者通过用化石发电，无碳能源电解水得到。后种方式通常花费更为昂贵并且产品利用率仅能达到4％。虽然如此，这种基于混合资源的电解氢会增加CO2的排放，因为此种方法通常增加了低效、碳基能源产品的产量。在近几年内，除了在斯堪的纳维亚(半岛)、巴西和加拿大这些地区有价格低廉而又丰富的水力电能，从天然气、甲醇、重油或MSW中获取氢的成本是最低的。早期在岛屿应用的有冰岛、夏威夷岛、瓦努阿图、大西洋群岛，氢能的应用具有特别的吸引力，然而即使包括CO2的回收和封存的成本，在大型市场当中从化石燃料中提取氢产品的成本仍然比电解氢的成本低。 随着国际气候变化和对石油进口依赖程度的不断加深，导致人们对氢能市场生存能力发展的普遍兴趣。虽然日本是世界上第一个以审慎的态度为世界能源网络工程投入2亿美元开展氢能研究的国家(研究计划年限为1993～2002年)，在其之后，又兴起了大量寻求构建氢经济的国家。从历史的角度上说，能源观念的转变需要花费几十年才能实现，一定范围内政府、跨国公司和个人企业对氢能产业的推动将是加速能源转换的必要因素。已有的一些有关氢能研发顺序的问题也会影响氢能经济的发展方向。举例来说，氢生产集中与分散，研究、发展和氢能汽车的营销，燃料电池技术的发展与内燃机，基础设施的改进包括燃料运输和建立燃料供应站等等，氢能商业化和市场渗透往往依赖于这些因素相互间错综复杂的影响，也影响它的成本、效率、能量存储密度和交通工具的成本、性能和安全性，而且在一个地区氢能和燃料电池发展突破将不可避免地影响其他地区全球性的经济发展计划。 国际能源机构（IEA）自1977年发起建立氢能源协定以来，就已经认识到氢经济的潜在价值。而且该组织也认识到氢能源的技术潜力有助于提供一种稳定的，持续的能源供应，并能减少二氧化碳的排放。因此，最近的计划主要是对成员国间合作研究的支持，支持的主要研究方向包括：氢能产品的成本效益、氢能产品的运输，氢能产品的分配，氢能产品的后期利用和基于可更新能源的储存。目前，国际能源机构氢能源研究重点是：光电电池电解，风和生物能资源，金属氢化物和碳纳米结构储存方式以及一体化模型工具研究。这些研究和推广计划已经在德国，意大利，瑞士，西班牙，美国，加拿大得到了相应的支持。然而，这些研发不可能在短期内对氢能源系统商业发展产生重大影响。 趋向于效益成本氢能技术商业性发展的下一步可能会由国际氢能经济合作组织（IPHE）来促进。该组织由美国能源部主持，于2003年11月18～21日在华盛顿区的一次会议上建立，参与者与成员国包括澳大利亚，巴西，加拿大，中国，欧洲委员会，法国，德国，冰岛，印度，意大利，日本，韩国，挪威，俄罗斯，英国和美国，最初的秘书处设在美国能源部（DOE）。该组织将会与国际能源机构合作开展相关活动，但它主要是为组织和实施研发合作及其活动提供一种协调机制。它寄希望于在2020年前，为参加国的消费者提供一种实用性的选择：到2020年消费者能够购买到一辆既有竞争价格、又安全方便的进行燃料补给的氢能动力汽车。来自Shell Hydrogen的一位代表估计，到2020年投资200亿美元仅能支持欧洲2％氢能动力汽车所需。 IPHE组织的工作将会反映到成员国有关能源供应的政策。这样，IPHE最初的有关氢能源类型的设想是一个由化石燃料、核能和可再生能源组成的混合体，这一设想也就反映了早期讨论过的国家能源混合形式及其相关政策。美国的政策就曾受到一家新的绿色氢能联盟的批评，这个联盟由环保集团和其他一些非盈利组织组成。但到目前为止，只有冰岛和巴西有一个针对可再生能源的具体路线。其他大多数成员国则认为有关技术选择和能源应该保持开放。 概述与结论 尽管氢能源的发展得到了全世界广泛的关注，但是只有两家汽车公司和两家主要的政治机构为氢能、燃料电池或汽车产品生产制定了特定的目标和时间表。DaimberChrylse公司宣布了将在2010年之前生产10万辆氢能燃料电池汽车的计划，而GM公司则声称将生产这个数量的10倍。然而，这两家汽车制造商对他们最初的宣称感到懊悔，因为事实上没有实现此目标的机会。其他汽车制造商似乎也有类似的目标转移。有4.54亿混合人口的欧联盟有计划要引进这些汽车，要使它们的整个"路上舰队"到2030年能达到15％，到2040年则会在此数额上至少再翻一番，然而这个数额还不是所提的目标。 在氢能和燃料电池被大规模应用于机动车辆之前，巴西以及东亚等地区将是一个该类型机动车辆被应用的重要市场范例。即便如此，2030年之前是否将会有对氢能汽车的大量需求还值得怀疑，除非GM公司或者另外的汽车制造商在设法出售这种汽车方面取得巨大成功。特定目标和时间表的缺乏是北美的一个问题。 现在主要的关注点是氢能发展的潜在的可持续性，在接下来的几十年中，大多数计划都提出产品要以如天然气或煤炭等相对便宜的能源为基础。这样，即使碳隔离技术是可行的，从化石燃料中提取氢能也不能够长期进行。只有巴西和冰岛设想到2030年前，提高从可再生能源中获取氢能的百分比，尽管这些特殊的计划都是模糊不清的。在其它地方，主要的正在形成的氢能可再生能源需求市场将起到十分重要的作用，而且对化石燃料的限制也很有作用。这样，世界在迎来一个真正出现并可持续的氢能革命之前还需要行进很长的一段路程。 资料: http://xyli621.blog.163.com/blog/static/233717820070119136934/
‘捌’ 储氢材料有哪些
储氢合金是指在一定温度和氢气压力下，能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物。
水合物储存氢气具有很多的优点：首先，储氢和放氢过程完全互逆，储氢材料为水，放氢后的剩余产物也只有水，对环境没有污染，而且水在自然界中大量存在并价格低廉；其次，形成和分解的温度压力条件相对较低、速度快、能耗少。粉末冰形成氢水合物只需要几分钟，块状冰形成氢水合物也只需要几小时；而水合物分解时，因为氢气以分子的形态包含在水合物孔穴中，所以只需要在常温常压下氢气就可以从水合物中释放出来，分解过程非常安全且能耗少。因此，研究采用水合物的方式来储存氢气是很有意义的，美国、日本、加拿大、韩国和欧洲已经开始了初步的实验研究和理论分析工作。
‘玖’ 氢能源以后发展趋势如何
氢是二次能源，不可能自己存在，必须用分离的方法。目前使用最多的方法就是电解水，此外，还有一些生物制备方法也可以作为产氢的方案。风能、潮汐能、核能和太阳能等都要先转化成电能然后再通过电解的方法分解出氢。氢能的最大优势就是可以储存，而电能则无法储存。同时，氢很轻,1立方米的液氢只有约70千克，但是能量密度很高。当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。氢作为能源有许多优越性。水通过光分解可制得氢，水是取之不尽，用之不竭的原料，又十分低廉，地球的表面是水，储量很大。氢燃料燃烧后又生成水，是一种燃烧无害、十分清洁的能源。氢在储存、输送上比电力损失小，而且氢燃烧热值高1kg氢燃烧产生的热量相当于3kg汽油和4.5 kg焦炭的发热量。但是在实际的应用中。氢的存储与运输，以及利用太阳能分解水制取氢，一直是制约氢能发展的问题，时至今日，氢能的利用已有长足进步。自从1965年美国开始研制液氢发动机以来，相继研制成功了各种类型的喷气式和火箭式发动机。美国的航天飞机已成功使用液氢做燃料。我国长征2号、3号也使用液氢做燃料。利用液氢代替柴油，用于铁路机车或一般汽车的研制也十分活跃。氢汽车靠氢燃料、氢燃料电池运行也是沟通电力系统和氢能体系的重要手段。目前，世界各国正在研究如何能大量而廉价的生产氢。利用太阳能来分解水是一个主要研究方向，在光的作用下将水分解成氢气和氧气，关键在于找到一种合适的催化剂。如今世界上有50多个实验室在进行研究，至今尚未有重大突破，但它蕴育着广阔的前景
‘拾’ 氢能指得是什么有什么好处
氢能 【hydrogen energy】【】 通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢能是氢的化学能，氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%。由于氢气必须从水、化石燃料等含氢物质中制得，因此是二次能源。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等。氢能具有以下主要优点：燃烧热值高，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源。目前，氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。
煤炭石油等矿物燃料的广泛使用，已对全球环境造成严重污染，甚至对人类自身的生存造成威
胁。同时矿物燃料的存量，是一个有限量，也会随着过度开采而枯竭。因此，当前在设法降低现有常
规能源（如煤、石油等）造成污染环境的同时，清洁能源的开发与应用是大势所趋。氢能是理想的清洁能源之一，已广泛引起人们的重视。氢不仅是一种清洁能源而且也是一种优良的能源载体，具有可储的特性。储能是合理利用能量的一种方式。太阳能、风能分散间歇发电装置及电网负荷的峰谷差或
有大量廉价电能能都可以转化为氢能储存，供需要时再使用，这种储能方式分散灵活。氢能也具有可
输的特性，如在一定条件下将电能转化为氢能，输氢较输电有一定的优越性。科学家认为，氢能在二
十一世纪能源舞台上将成为一种举足轻重的能源。
l、氢的产生途径
1.1电解水制氢．
水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的
逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在
75-85％，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。利用电网峰谷差电解水制氢，作为一种贮能手段也具有特点。我国水力资源丰富，利用水电发电，电解水制氢有其发展前景。太阳能取之不尽，其中利用光电制氢的方法即称为太阳能氢能系统，国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换能量效率的提高，成本的降低及使用寿命的延长，其用于制氢的前景不可估量。同时，太阳能、风能及海洋能等也可通过电制得氢气并用氢作为中间载能体来调节，贮存转化能量，使得对用户的能量供应更为灵活方便。供电系统在低谷时富余电能也可用于电解水制氢，达到储能的目的。我国各种规模的水电解制氢装置数以百计，但均为小型电解制氢设备，其目的均为制提氢气作料而非作为能源。随着氢能应用的逐步扩大，水电解制氢方法必将得到发展。
1．2矿物燃料制氢
以煤、石油及天然气为原料制取氢气是当今制取氢气是主要的方法。该方法在我国都具有成熟的工艺，并建有工业生产装置。
（1）煤为原料制取氢气
在我国能源结构中，在今后相当长一段时间内，煤炭还将是主要能源。如何提高煤的利用效率及
减少对环境的污染是需不断研究的课题，将煤炭转化为氢是其途径之一。
以煤为原料制取含氢气体的方法主要有两种：一是煤的焦化（或称高温干馏），二是煤的气化。焦化是指煤在隔绝空气条件下，在90－1000℃制取焦碳副产品为焦炉煤气。焦炉煤气组成中含氢气55-60％（体积）甲烷23-27％、一氧化碳6-8％等。每吨煤可得煤气300－350m3，可作为城市煤气，
亦是制取氢气的原料。煤的气化是指煤在高温常压或加压下，与气化剂反应转化成气体产物。气化
剂为水蒸汽或氧所（空气），气体产物中含有氢有等组份，其含量随不同气化方法而异。我国有大批中小型合成氢厂，均以煤为原料，气化后制得含氢煤气作为合成氨的原料。这是一种具有我国特点的取得氢源方法。采用OGI固定床式气化炉，可间歇操作生产制得水煤气。该装置投资小，操作容易，其气体产物组成主要是氢及一氧化碳，其中氢气可达60％以上，经转化后可制得纯氢。采用煤气化制氢方法，其设备费占投资主要部分。煤地下气化方法近数十年已为人们所重视。地下气化技术具有煤
资源利用率高及减少或避免地表环境破坏等优点。中国矿业大学余力等开发并完善了"长通道、大断
面、两阶段地下煤气化"生产水煤气的新工艺，煤气中氢气含量达50％以上，在唐山刘庄已进行工业性试运转，可日产水煤气5万m3，如再经转化及变压吸附法提纯可制得廉价氢气，该法在我国具有一定开发前景．我国对煤制氢技术的掌握已有良好的基础，特别是大批中小型合成氨厂的制氢装置遍布各地，为今后提供氢源创造了条件。我国自行开发的地下煤气化制水煤气获得廉价氢气的工艺已取得
阶段成果，具有开发前景，值得重视。
（2）以天然气或轻质油为原料制取氢气
该法是在催化剂存在下与水蒸汽反应转化制得氢气。主要发生下述反应：
CH4＋H2O→CO＋H2
CO＋H2O→COZ＋HZ
CnH2h＋2＋Nh2O→nCO＋（Zh＋l）HZ
反应在800-820℃下进行。从上述反应可知，也有部分氢气来自水蒸汽。用该法制得的气体组
成中，氢气含量可达74％（体积），其生产成本主要取决于原料价格，我国轻质油价格高，制气成本贵，采用受到限制。大多数大型合成氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料，催化水蒸汽转化制氢的工艺。我国在该领域进行了大量有成效的研究工作，并建有大批工业生产装置。我国曾开发采用间歇式天然气蒸汽转化制氢工艺，制取小型合成氨厂的原料，这种方法不必用采高温合金转化炉，装置投资成本低。以石油及天然气为原料制氢的工艺已十分成熟，但因受原料的限制目前主要用于制取化工原
料。
（3）以重油为原料部分氧化法制取氢气
重油原料包括有常压、减压渣油及石油深度加工后的燃料油，重油与水蒸汽及氧气反应制得含氢
气体产物。部分重油燃烧提供转化吸热反应所需热量及一定的反应温度。该法生产的氢气产物成本
中，原料费约占三分之一，而重油价格较低，故为人们重视。我国建有大型重油部分氧化法制氢装置，用于制取合成氢的原料。
1．3生物质制氢
生物质资源丰富，是重要的可再生能源。生物质可通过气化和微生物制氢。
（1）生物质气化制氢
将生物质原料如薪柴、麦秸、稻草等压制成型，在气化炉（或裂解炉）中进行气化或裂解反应可制得含氢燃料。我国在生物质气化技术领域的研究已取得一定成果，在国外，由于转化技术的提高，生物质气化已能大规模生产水煤气，其氢气含量大大提高。
（2）微生物制氢
微生物制氢技术亦受人们的关注。利用微生物在常温常压下进行酶催反应可制得氢气。生物质
产氢主要有化能营养微生物产氢和光合微生物产氢两种。属于化能营养微生物的是各种发酵类型的
一些严格厌氧菌和兼性厌氧菌）发酵微生物放氢的原始基质是各种碳水化合物、蛋白质等。目前已有
利用碳水化合物发酵制氢的专利，并利用所产生的氢气作为发电的能源。光合微生物如微型藻类和
光合作用细菌的产氢过程与光合作用相联系，称光合产氢。
1．4其它合氢物质制氢
国外曾研究从硫化氢中制取氢气。我国有丰富的H25资源，如河北省赵兰庄油气田开采的天然气中H多含量高达90％以上，其储量达数千万吨，是一种宝贵资源，从硫化氢中制氢有各种方法，我国在90年代开展了多方面的研究，各种研究结果将为今后充分合理利用宝贵资源，提供清洁能源及
化工原料奠定基础。
1．5各种化工过程副产氢气的回收
多种化工过程如电解食盐制碱工业、发酵制酒工艺、合成氨化肥工业、石油炼制工业等均有大量
副产氢气，如能采取适当的措施进行氢气的分离回收，每年可得到数亿立方米的氢气。这是一项不容
忽视的资源，应设法加以回收利用。目前化工厂副产氢气的回收，可提供一种较为廉价的氢源，应予
以重视。
2、氢的解和运输
氢在一般条件下是以气态形式存在的，这就为贮存和运输带来了很大的困难。氢的贮存有三种
方法：高压气态贮存；低温液氢贮存；金属氢化物贮存。
2．l气态贮存
气态氢可贮存在地下库里，也可装人钢瓶中，为减小贮存体积，必须先将氢气压缩，为此需消耗较多的压缩功。一般一个充气压力为 20mp的高压钢瓶贮氢重量占只1.6％；供太空用的钛瓶储氢重量
也仅为5％。为提高贮氢量，目前正在研究一种微孔结构的储氢装置，它是一微型球床。微型球系薄
壁（1—10um），充满微孔（l0－10um），氢气贮存在微孔中，微型球可用塑料、玻璃、陶瓷或金属制造。
2．2、低温液氢贮存
将氢气冷却到-253℃，即可呈液态，然后，将其贮存在高真空的绝热容器中，液氢贮存工艺首先
用于宇航中，其贮存成本较贵，安全技术也比较复杂．高度绝热的贮氢容器是目前研究的重点，现在一种间壁间充满中孔微珠的绝热容器已经问世。这种二氧化硅的微珠导热系数极小，其颗粒又非常细
可完全抑制颗粒间的对流换热，将部分镀铝微珠（一般约为3％-5％）混入不镀铝的微珠中可有效地
切断辐射传热。这种新型的热绝缘容器不需抽真空，其绝热效果远优于普遍高真空的绝热容器，是一
种理想的液氢贮存罐，美国宇航局已广泛采用这种新型的贮氢容器。
2．3、金属氢化物贮存
氢与氢化金属之间可以进行可逆反应，当外界有热量加给金属氢化物时，它就分解为氢化金属并
放出氢气。反之氢和氢化金属构成氢化物时，氢就以固态结合的形式储于其中，用来贮氢的氢化金属
大多为由多种元素组成的合金。目前世界上己研究成功多种贮氢合金，它们大致可以分为四类：一是
稀土锎镍等，每公斤锎镍合金可贮氢153L。二是铁一钛系，它是目前使用最多的贮氢材料，其贮氢量
大，是前者的4倍，且价格低，活性大，还可在常温常压下释放氢，给使用带来很大的方便。三是镁系，这是吸氢量最大的金属元素，但它需要在287℃下才能释放氢，且吸收氢十分缓慢，因而使用上受限制。四是钒、铌、锆等多元素系，这类金属本身属稀贵金属，因此进一步研究氢化金属本身的化学物理性质，包括平衡压力一温度曲线、生成食转化反应速度，化学及机械稳定性等，寻求更好的贮氢材料仍是氢开发利用中值得注意的问题。带金属氢化物的贮氢装置既有固定式也有移动式，它们既可作为氢燃料和氢物料的供应来源，也可用于吸收废热，储存太阳能，还可作氢泵或氢压缩机使用。
2．4、氢气的运输
氢虽然有很好的可运输性，但不论是气态氢还是液氢，它们在使用过程中都存在在着不可忽视的
特殊问题，首先，由于氢特别轻，与其他燃料相比在运输和使用过程中单位能量所占的体积特别大，即使液态氢也是如此。其次，氢特别容易泄漏，以氢作燃料的汽车行驶试验证明，即使是真空密封的氢燃料箱，每24h的泄漏率就达2％，而汽油一般一个月才泄漏1％，因此对贮氢容器和输氢管道、接头、阀门都要采取特殊的密封措施。第三，液氢的温度极低，只要有一点滴掉在皮肤上就会发生严重的冻伤，因此在运输和使用过程中应特别注意采取各种安全措施。
3、氢能利用
早在第二次世界大战期间，氢即用作A—2火箭发动机的液体推进剂。1960年液氢首次用作航天动力燃料。1970年美国发射的"阿波罗"登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料。现在氢已是火箭领域的常用燃料了。对现代航天飞机而言，减轻燃料自重，增加有效载何变得更为重要。氢的能量密度很高，是普遍汽油的3倍，这意味着燃料的自重可减轻2/3，这对航天飞机无疑是极为有利的。今天的航天飞机以氢作为发动机的推进剂，以纯氧分为氧化剂，液氢就装在外部推进剂桶内，每次发射需用 1450m3，重约100t。
现在科学家们正在研究一种"固态氢"的宇宙飞船。固态氢既作为飞船的结构材料，又作为飞船
的动力燃料。在飞行期间，飞船上所有的非重要零件都可以转作能源而"消耗掉"。这样飞船在宇宙
中就能飞行更长的时间。
氢是21世纪重要的能源载体。以氢为燃料的燃料电池，燃烧时氢与氧结合生成水，是一种洁净的发电技术，顺应了全球的环保大趋势。
当前，世界着名的汽车厂商，为发展环保型汽车，加紧更新传统的车用燃料，纷纷决定采用氢能，掀起了一场氢能汽车开发的热潮。实验证明，使用氢燃料电池的汽车排放的碳仅为常规内燃机的
30％，造成的大气污染仅为内燃机的5％，美国汽车工业协会预测，到2002年，美国将生产约50万-
100万辆氢能汽车。
除汽车外，200年开始，美国、欧洲和日本将在飞机上推广氢燃料。据欧洲空中客车飞机公司预
测，最迟将于2002年，欧洲生产的飞机可大规模采用液氢为燃料。由于液态氢的工作温度为-253℃，因此必须改进目前的飞机燃料系统。德国戴姆勒一奔驰航空公司和俄罗斯航空公司已从1996年开始进行试验，证实在配备有双发动机的喷气机中使用液氢，其安全性有足够的保证。另外，由于同等重量的氢和汽油相比，氢提供的能量是汽油的3倍，但即使液态氢也需要4倍于汽油的容积，从而飞机设计师们面临的任务是将传统的机翼设计成可以容纳更多液氢的新型构造。
氢能的开发与应用研究在我国尚处于起步阶段，但随着技术进步，环境对清洁能源的要求不断提
高，氢能利用是发展的必然趋势，对氢源供应的要求必将日益增加。在发展过程中，应结合我国情况
积极开展扩大氢源、降低价格的研究，以便取得较好的经济效益和社会效益。
4、结束语
不久的将来，"氢经济社会"节省下石油、煤炭等化石燃料资源，基本废除内燃机动力系统，实现无污染排放，缓解温室效应，让环境更洁净、空气更清新。同时，氢能的使用也会带动可再生能源设备：电解水设备、燃料电池、储氢器等一系列新兴制造产业，全面推动经济发展。而核聚变电站、太阳能电站、风力电站及潮汐电站的发展又可以与氢能技术进一步结合，把人类利用能源的水平提高到新的水平。
总之，氢能的研究与开发有广宽的前景，随着氢能应用领域的逐步成熟与扩大，必然推动制氢方
法研究与开发。适合我国国情的廉价的氢源供应又将会进一步促进氢能的应用，为改善环境造福人
民作出贡献。