“氫能十解”之一：解鎖氫能新紀(jì)元

 

　　氫，宇宙中豐度最大的元素，在地球上氫的單質(zhì)通常以氣態(tài)形式存在，擁有工業(yè)原料和能源載體的雙重身份。過(guò)去，氫更多地作為一種基本工業(yè)原料或產(chǎn)物出現(xiàn)在化工行業(yè)中，或作為化石原料的重要成份被固化在煤炭、石油或天然氣中。在全球化石能源短缺和氣候變化的雙重壓力下，氫因其可再生、零排放、高能量密度的綠色屬性，受到了越來(lái)越多的關(guān)注。

 

　　16世紀(jì)瑞士化學(xué)家發(fā)現(xiàn)將鐵溶解在硫酸中的過(guò)程會(huì)釋放出一種神秘的氣體，這是人類有記錄的首次人工獲得氫單質(zhì);1766年，亨利·卡文迪什通過(guò)相似的實(shí)驗(yàn)收集到了氫氣并將其點(diǎn)燃獲得了水。1783年，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫首先命名了氫氣，意為“成水元素”;1800年，兩位英國(guó)科學(xué)家尼克爾森和卡萊爾首次用電流將水分解成了氣體，據(jù)此發(fā)明了電解槽，揭示了氫與電這對(duì)綠色未來(lái)愿景隱秘但密切的關(guān)系。

 

 

　　氫能是氫分子和氧分子反應(yīng)生成水時(shí)放出的能量，準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)該是水相對(duì)于氫氣和氧氣的能量。1mol的氫氣能量即是1mol的氫氣與1/2mol的氧氣所具有的能量與1mol的水(液體)具有的能量差。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，25℃)，標(biāo)準(zhǔn)焓變是-285.830kJ，標(biāo)準(zhǔn)自由能的變化是-237.183kJ。氫的熱值高達(dá)120MJ/kg，約為92號(hào)汽油(約44MJ/kg)的2.7倍，天然氣(約46MJ/kg)的2.6倍，標(biāo)準(zhǔn)煤(約29.3MJ/kg)的4.1倍。

 

　　事實(shí)上，氫氣作為能源應(yīng)用的歷史遠(yuǎn)比我們所認(rèn)為的長(zhǎng)，早在19世紀(jì)末，丹麥發(fā)明家拉·庫(kù)爾為了解決如何儲(chǔ)存風(fēng)車產(chǎn)生電能的問(wèn)題，將一個(gè)水磨坊風(fēng)車產(chǎn)生的電力通過(guò)電解水生產(chǎn)氫，并將氫直接作為儲(chǔ)備燃料使用。這也可以視為人類首次將氫作為可再生能源進(jìn)行制備、存儲(chǔ)和使用，盡管當(dāng)時(shí)并沒(méi)有相似的概念。歷史中，拉·庫(kù)爾采用風(fēng)車發(fā)出的電能制氫并通過(guò)12立方米的儲(chǔ)罐進(jìn)行存儲(chǔ)，由氫能供給的小鎮(zhèn)用電，數(shù)年間沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)供電中斷的情況，這也可以認(rèn)為是氫首次應(yīng)用于電網(wǎng)儲(chǔ)能。 本`文@內(nèi)-容-來(lái)-自；中^國(guó)_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m