“氢能源”是一种二次能源

氢能是一种二次能源。它是通过某些方法利用其他能源生产的。与煤、石油和天然气不同，氢能可以直接利用。今天，它几乎完全是通过使用化石燃料系统获得的。如果项目废氢可以回收，它可以回收到每年约1亿立方米，这是一个相当大的数字。

特征

氢被认为是一种清洁能源，并且正在成为一种低碳和零碳能源。21世纪，中国、美国、日本、加拿大、欧盟等国家都制定了氢能发展计划。目前，中国在氢能领域取得了许多进展。在不久的将来，它有望成为氢能技术和应用的领先国家之一。它也是国际公认的最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。

当今世界开发新能源迫在眉睫。原因是所使用的能源，如石油、天然气、煤和液化石油气，都是不可再生资源。地球上的资源是有限的，人类没有能源就无法生存。因此，必须寻找新能源。随着化石燃料消费的增加和储量的减少，这些资源和能源总有一天会枯竭，这就迫切需要找到一种储量丰富、不依赖化石燃料的新型含能体能源。当常规能源危机发生，新的二次能源被开发出来时，氢正是人们所期待的一种新的二次能源。氢位于原子序数为1的元素周期表的顶端。它在常温常压下为气态，在超低温高压下为液态。作为一种理想的新能源，它具有以下特点:

最轻重量:在标准条件下，密度为0.0899克/升，在-252.7℃时可变成液体。如果压力增加到几百个大气压，液态氢就会变成金属氢。

最佳热导率:比大多数气体高10倍。

宇宙同色异谱:据估计，它构成了宇宙质量的75%。除了空气中的氢，它主要以化合物的形式储存在水中，这是地球上最广泛的物质。据估计，如果海水中的所有氢都被提取出来，它产生的总热量将是地球上所有化石燃料释放的热量的9000倍。

回收:使用氢能的汽车废物只是水，所以氢可以再次分解并回收。

理想热值:除核燃料外，氢的热值在所有化石燃料、化学燃料和生物燃料中最高，为142，351千焦/千克，是汽油热值的3倍。

燃烧性能好:点火快，与空气混合时可燃范围宽，燃点高，燃烧速度快。

无毒:与其他燃料相比，氢燃烧时最干净。除了产生水和少量的氮化氢，它不会产生对环境有害的污染物，如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化合物和尘埃粒子。少量的氮化氢经过适当处理后不会污染环境。此外，燃烧产生的水可以继续产生氢气，并重复循环使用。产品水无腐蚀性，不会损坏设备。

有多种利用形式:热能可以通过燃烧产生，机械功可以在热机中产生，也可以用作燃料电池的能源材料，或者转化为固体氢用作结构材料。

多种形式:气态、液态或固态金属氢化物，可适应不同的储运要求和各种应用环境。

消耗少:可以取消长距离高压输电，用长距离管道代替氢气输送，相对提高了安全性，降低了无效能耗。

高利用率:氢气消除了内燃机噪声源和潜在的能源污染危害，利用率高。

运输方便:氢可以降低燃料的自重，增加车辆的有效载荷，从而降低运输成本。考虑到整体社会效益，氢比其他能源更好。

减少温室效应:氢替代化石燃料可以将温室效应降至最低。

开发利用

今天，氢能的利用已经取得了巨大的进步。自从美国在1965年开始开发液氢发动机以来，各种类型的喷气和火箭发动机相继开发出来。美国航天飞机已经成功地使用液态氢作为燃料。中国的长征二号和三号也使用液态氢作为燃料。在铁路机车或通用汽车的发展中，使用液态氢代替柴油也非常活跃。氢汽车使用氢燃料，氢燃料电池也是动力系统和氢能源系统之间的重要通信手段。

世界各国都在研究如何以低成本大量生产氢气。利用太阳能分解水是一个主要的研究方向。在光的作用下把水分解成氢和氧的关键是找到合适的催化剂。现在世界上有50多个实验室在进行研究，但至今没有重大突破，但前景广阔。

随着太阳能研究和利用的发展，人们已经开始利用阳光分解水来生产氢气。将催化剂置于水中，在太阳光的照射下，催化剂可以激发光化学反应，将水分解成氢气和氧气。例如，二氧化钛和某些含钌化合物是更合适的光水解催化剂。据预测，一旦有了更有效的催化剂，水中“火”制氢将成为可能。到那时，人们将能够通过向汽车和飞机等油箱加水和添加光水解催化剂，在阳光下将氢连续分解为发动机所需的能量。

20世纪70年代，人们使用半导体材料钛酸锶作为光电极，金属铂作为暗电极。它们连接在一起，然后放入水中。在太阳光的照射下，氢在铂电极上释放，而氧在钛酸锶电极上释放。这就是我们通常所说的通过光电分解水来产生氢气的方法。

科学家还发现，一些微生物在阳光的作用下也能产生氢气。人们利用微生物在光合作用下释放氢，通过氢化酶诱导电子结合水中的氢离子产生氢。前苏联的科学家在湖泊和沼泽中发现了这种微生物。他们将微生物放在适合其生存的特殊容器中，然后将微生物产生的氢气收集在氢气瓶中。这种微生物含有大量蛋白质。除了释放氢之外，它还可用于制药和维生素生产，还可用作家畜和家禽的饲料。人们正试图培养这样的微生物，它们能有效地产生氢气，以满足开发和利用新能源的需要。

值得注意的是，许多原始低等生物也能在新陈代谢过程中释放氢。例如，许多细菌在特定条件下会释放氢。日本发现了一种叫做“红鞭毛”的细菌，它是制氢方面的专家。在玻璃器皿中，细菌可以通过以淀粉为原料并向培养液中加入一些其他营养物来培养。此时，玻璃器皿中会产生氢气。这种细菌在制氢方面非常有效。每消耗5毫升淀粉营养液就能产生25毫升氢气。

美国航天局正准备将一种光合细菌——红旋菌——送入太空，并将它释放的氢用作航天器的能量。细菌生长繁殖快，培养方法简单易行，可在废水、农副产品废渣以及乳品加工厂的垃圾中培养。

对于氢气的生产，一些人提出了一个大胆的想法:在未来，一些特殊的核电厂将被建造来从电解水中生产氢气。例如，一些人工岛将被建造，核电站将建在这些岛上。电解和冷却用水将取自海水。因为这个岛远离居民区，所以既安全又经济。产生的氢气和氧气通过铺设在水下的通风管道输送到陆地，供人们随时使用。