20世紀(jì)60年代,氫燃料電池就已經(jīng)成功地應(yīng)用于航天領(lǐng)域。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。進(jìn)入70年代以后,隨著人們不斷地掌握多種先進(jìn)的制氫技術(shù),很快,氫燃料電池就被運(yùn)用于發(fā)電和汽車(chē)。大型電站,無(wú)論是水電、火電或核電,都是把發(fā)出的電送往電網(wǎng),由電網(wǎng)輸送給用戶(hù)。但由于各用電戶(hù)的負(fù)荷不同,電網(wǎng)有時(shí)呈現(xiàn)為高峰,有時(shí)則呈現(xiàn)為低谷,這就會(huì)導(dǎo)致停電或電壓不穩(wěn)。另外,傳統(tǒng)的火力發(fā)電站的燃燒能量大約有70%要消耗在鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)這些龐大的設(shè)備上,燃燒時(shí)還會(huì)消耗大量的能源和排放大量的有害物質(zhì)。而使用氫燃料電池發(fā)電,是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能,不需要進(jìn)行燃燒,能量轉(zhuǎn)換率可達(dá)60%~80%,而且污染少、噪音小,裝置可大可小,非常靈活。氫的化學(xué)特性活躍,它可同許多金屬或合金化合。某些金屬或合金吸收氫之后,形成一種金屬氫化物,其中有些金屬氫化物的氫含量很高,甚至高于液氫的密度,而且該金屬氫化物在一定溫度條件下會(huì)分解,并把所吸收的氫釋放出來(lái),這就構(gòu)成了一種良好的貯氫材料。目前氫儲(chǔ)能系統(tǒng)效率為電化學(xué)儲(chǔ)能的50%左右、抽水蓄能的60%左右。安徽氫氣運(yùn)輸參考價(jià)
電池工作時(shí),向氫電極供應(yīng)氫氣,同時(shí)向氧電極供應(yīng)氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下,通過(guò)電解質(zhì)生成水。這時(shí)在氫電極上有多余的電子而帶負(fù)電,在氧電極上由于缺少電子而帶正電。接通電路后,反應(yīng)過(guò)程就能連續(xù)進(jìn)行。工作時(shí)向負(fù)極供給燃料(氫),向正極供給氧化劑(氧氣)。氫在負(fù)極上的催化劑的作用下分解成正氫離子和電子。氫離子進(jìn)入電解液中,而電子則沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上。氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過(guò)程。多種儲(chǔ)存方式各有利弊氫燃料以何種形態(tài)裝載汽車(chē)上是個(gè)大問(wèn)題,安全性能、能源密度等都是評(píng)價(jià)其性能的重要指標(biāo)。安徽氫氣運(yùn)輸概念氫氣可用于汽車(chē)、飛機(jī)、輪船、火箭等領(lǐng)域,其中目前主要、前景廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景是氫燃料電池車(chē)。
越來(lái)越多的公司制定了激進(jìn)的脫碳目標(biāo),而擴(kuò)大可再生能源發(fā)電并不能達(dá)到目的。晚上沒(méi)有太陽(yáng),風(fēng)電場(chǎng)的產(chǎn)量也不穩(wěn)定。綠色氫能可以擴(kuò)大可再生能源的貢獻(xiàn):被儲(chǔ)存更長(zhǎng)的時(shí)間;運(yùn)輸?shù)讲荒墚a(chǎn)生可再生能源的地方以及被使用。與其他可再生能源相比,氫能有的脫碳功能目前,全球40%的二氧化碳排放來(lái)自電力生產(chǎn),但隨著可再生能源的持續(xù)增長(zhǎng),這一數(shù)字將會(huì)下降。工業(yè)和交通等其他行業(yè)的二氧化碳排放量占全球的55%,可再生能源的比例遠(yuǎn)低于發(fā)電廠,因?yàn)轱L(fēng)能和太陽(yáng)能的直接應(yīng)用有限。
燃料電池對(duì)環(huán)境無(wú)污染。它是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng),而不是采用燃燒(汽、柴油)或儲(chǔ)能(蓄電池)方式典型的傳統(tǒng)后備電源方案。燃燒會(huì)釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述,燃料電池只會(huì)產(chǎn)生水和熱。如果氫是通過(guò)可再生能源產(chǎn)生的(光伏電池板、風(fēng)能發(fā)電等),整個(gè)循環(huán)就是徹底的不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的過(guò)程。無(wú)噪聲燃料電池運(yùn)行安靜,噪聲大約只有55dB,相當(dāng)于人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合于室內(nèi)安裝,或是在室外對(duì)噪聲有限制的地方。高效率燃料電池的發(fā)電效率可以達(dá)到50%以上,這是由燃料電池的轉(zhuǎn)換性質(zhì)決定的,直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,不需要經(jīng)過(guò)熱能和機(jī)械能(發(fā)電機(jī))的中間變換。氫氣燃燒時(shí)放出的熱量比同質(zhì)量的汽油三倍,而且污染少。
液氫槽罐車(chē)運(yùn)輸是將氫氣深度冷凍至21K液化,再裝入隔溫的槽罐車(chē)中運(yùn)輸,目前商用的槽罐車(chē)容量約為65m3,可容納4000kg氫氣。國(guó)外加氫站使用該類(lèi)運(yùn)輸略多于高壓氣態(tài)長(zhǎng)管拖車(chē)運(yùn)輸。管道運(yùn)輸分為氣態(tài)管道運(yùn)輸和液態(tài)管道運(yùn)輸兩類(lèi)。氣態(tài)管道直徑約~、壓力范圍為1~3Mpa,每小時(shí)流量約310~8900kg氫氣,目前該類(lèi)管道總長(zhǎng)度已超過(guò)16000km,主要分布在美國(guó)、加拿大和歐洲等地,其投資成本較天然氣管道高50~80%,其中大部分的成本用于搜尋合適的地質(zhì)環(huán)境來(lái)布局管道線路;液態(tài)管道采用真空夾套絕熱技術(shù),由內(nèi)層和外層兩個(gè)等截面同心套管構(gòu)成,且兩個(gè)管套中間抽成真空狀態(tài),防止內(nèi)管內(nèi)液氫的溫度擴(kuò)散。根據(jù)氫氣來(lái)源不同,加氫站可分為外供氫加氫站和站內(nèi)制氫供氫加氫站。重慶國(guó)內(nèi)氫氣運(yùn)輸批發(fā)價(jià)
在冶金工業(yè)中,氫氣主要用作還原氣,以便將金屬氧化物還原成金屬。安徽氫氣運(yùn)輸參考價(jià)
在氫能全產(chǎn)業(yè)鏈中,氫的儲(chǔ)運(yùn)是制約我國(guó)氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié),因?yàn)闅錃馓厥獾奈锢怼⒒瘜W(xué)性能,使得它儲(chǔ)運(yùn)難度大、成本較高。關(guān)于氫氣的儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題,業(yè)內(nèi)一直在研討之中。目前的技術(shù)條件下,不同的運(yùn)氫方式均有一定程度的危險(xiǎn)性。高壓運(yùn)輸方式具有易爆的危險(xiǎn)性,液氫運(yùn)輸方式在熱量丟失后,會(huì)氣化使容器內(nèi)壓力越來(lái)越高,形成易爆的危險(xiǎn)特征、管道運(yùn)輸?shù)妮敋涔荛L(zhǎng)期處于高壓下,易產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象,使管道斷裂產(chǎn)生泄露。高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫存在一定的危險(xiǎn)性,但能通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞浇档惋L(fēng)險(xiǎn)。在高壓運(yùn)輸方式中,目前美國(guó)已出臺(tái)了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),如長(zhǎng)管拖車(chē)需符合DOT-3AA/3AAX壓縮氣體運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn),使其安全系數(shù)達(dá)到、出臺(tái)的E-8009標(biāo)準(zhǔn),限定了儲(chǔ)氫材料的鋼材成分以及可承受的壓力等;我國(guó)上海則通過(guò)控制運(yùn)氫外部溫度和時(shí)間段來(lái)提高運(yùn)氫的安全性,如當(dāng)戶(hù)外氣溫大于30℃,能在夜間運(yùn)輸。高壓氣體運(yùn)輸方式存在一定的危險(xiǎn)性,但能通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞浇档惋L(fēng)險(xiǎn)。安徽氫氣運(yùn)輸參考價(jià)