“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、可再生等特點引發(fā)的綠色浪潮已經(jīng)席卷全球。我國政府也在加大扶持力度，各地相繼出臺了一系列的發(fā)展規(guī)劃，據(jù)統(tǒng)計2017年僅氫燃料電池項目投資就超1000億元。本篇將為大家簡單介紹氫能相關(guān)知識，以便更好的了解氫能，迎接未來氫能社會。

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、可儲存、可再生、可電可燃、零污染、零碳排等優(yōu)點，被譽為21世紀(jì)控制地球溫升、解決能源危機的“終極能源”。

2、氫能技術(shù)的發(fā)展歷程。

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

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。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)裝備氫動力內(nèi)燃機的空中飛機。

1839年，葛洛夫(William Grove)證實燃料電池的運作原理。

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年代后期美國太空總署(NASA)決定用堿性燃料電池為其太空計劃的動力源，60年代用于登月的“土星-5”大推力火箭第二級和第三級火箭均使用大推力的以液氫為燃料的氫氧火箭發(fā)動機，并在70年代成功地將燃料電池應(yīng)用于雙子星五號太空船和阿波羅號宇宙飛船上，成為第一個實現(xiàn)氫能源技術(shù)應(yīng)用的國家。

                                                阿波羅號登月飛船

   進入21世紀(jì)，在面對環(huán)境污染和能源短缺等危機下，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，最后氫氣會與氧化物反應(yīng)生成水。氫就像個能源載體，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，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)用于其它有機燃料的生產(chǎn)，同時可以通過輸氣管道，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，我們將來社會主要的能源供應(yīng)將會是電和氫。

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)進步或突破都來源于軍工航天領(lǐng)域。例如：作為研制出我國第一臺用于空間站供氧的水電解制氧裝置樣機的中國航天員科研訓(xùn)練中心，早在90年代中期就開始進行質(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。利用先進成熟的航天水電解制氫與高壓儲氫技術(shù)服務(wù)國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，積極推進軍民融合深度發(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)和高壓儲氫技術(shù)發(fā)面取得的研究進展。