在全球對可持續(xù)能源的急切追尋中,氫燃料作為一顆冉冉升起的新星,正逐漸走進大眾視野,為解決能源與環(huán)境問題帶來了新的希望。從宇宙的構成到地球的物質循環(huán),氫元素無處不在,它的特性質使其成為一種潛力的能源載體,有望我們邁向一個清潔、的能源新時代。
氫,作為宇宙中豐富的元素,構成了宇宙質量的約 75%。在地球上,雖然氫氣單質在大氣中含量,但化合態(tài)的氫廣泛存在于水和碳水化合物等物質中。氫燃料,通常指液態(tài)氫燃料,是一種清潔能源,燃燒產物只有水,不會產生灰渣和廢氣,對環(huán)境十分友好。
氫燃料的發(fā)熱值高達 142.351kJ/kg,是汽油發(fā)熱量的 3 倍 ,燃燒特性好,點燃快,與空氣混合時有廣泛的可燃性范圍,并且燃點高,燃燒速度更快。從能源轉化效率來看,氫燃料電池的能源轉化率能超過 60%,遠內燃機 30% - 35% 的能源轉化率。這種的能源特性,使得氫燃料在眾多能源選項中脫穎而出。
此外,氫燃料還可應用于航空航天領域。在第十四屆中國國際航空航天博覽會上,中國航發(fā)集團研發(fā)的 燃氫發(fā)動機,展示了氫燃料在航空領域的應用潛力。通過系列化發(fā)展,該發(fā)動機未來可適用于支線客機、直升機、無人機等。
在工業(yè)領域,氫燃料同樣有著廣闊的應用前景。它可以用于發(fā)電、供熱等,為工廠提供穩(wěn)定的能源供應。在一些對能源純度和穩(wěn)定性要求較高的工業(yè)生產過程中,如電子芯片制造、金屬冶煉等,氫燃料的優(yōu)勢尤為明顯。
氫氣還是重要的化工原料和還原劑,廣泛應用于石油煉制、化肥生產等行業(yè)。在石油煉制中,氫氣可用于加氫裂化、加氫精制等工藝,提高油品質量;在化肥生產中,氫氣是合成氨的重要原料。
此外,氫燃料還可以與可再生能源(如太陽能、風能)結合,解決可再生能源發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性問題。在風能、太陽能發(fā)電充足時,利用多余的電能電解水制氫,將氫儲存起來;在能源需求高峰或可再生能源發(fā)電不足時,再通過氫燃料電池發(fā)電,實現(xiàn)能源的穩(wěn)定供應。
氫氣具有易燃、易爆的特性,其小點火能低,爆炸極限范圍寬,這使得氫燃料在生產、儲存、運輸和使用過程中存在一定的安全風險。為了保障氫燃料的安全使用,需要制定嚴格的安全標準和措施,包括設備的設計、制造、安裝和維護,以及人員的培訓和操作規(guī)范等。
在未來,我們或許將看到更多的氫燃料電池汽車行駛在道路上,加氫站如同加油站一樣遍布城市的各個角落;工業(yè)領域中,氫燃料將成為主流的能源供應方式,助力產業(yè)實現(xiàn)綠色轉型;電力系統(tǒng)中,氫燃料與可再生能源的深度融合,將構建起更加穩(wěn)定、清潔、智能的能源體系。