氢能的利与弊是什么?

由:斯蒂芬妮·沃森|
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随着世界经历全球能源危机,氢能已成为一种可能的解决方案。查看更多绿色科学图片
布莱恩·米切尔/盖蒂图片社

毫不夸张地说我们正处于一场全球能源危机。我们对石油、煤炭和天然气等不可再生能源的依赖即将结束。据预测,世界上的油井将在短短40年内枯竭,人们开始争先恐后地寻找可再生能源,在不破坏环境的情况下,让我们的汽车、住宅和企业正常运转。

我们未来能源的一个希望在于氢——一种无限的能源可再生科学家和政治家都认为相对无污染的燃料是化石燃料的可行替代品。氢能源的想法是如此诱人,以至于布什政府在2003年承诺为氢的研究和开发提供12亿美元。美国能源部]。

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那么,氢燃料电池技术是否能兑现其提供清洁高效能源的承诺呢?这取决于它是如何产生的。18新利最新登入一方面,氢在天然气和水等资源中含量丰富,而且与化石燃料不同,氢对环境的影响相对温和。事实上,它基本上是无污染的。汽车中的氢燃料电池零排放;通过排气管释放的物质只有水蒸气和热量。如果在生产过程中使用水或太阳能等可再生能源,生产氢燃料电池也不会产生污染。如果这还不够,氢燃料的效率大约是汽油的三倍[来源:美国新闻]。

话说回来,氢气的生产并不总是清洁的。从水中提取氢的成本很高。不可再生的氢资源,如石油和天然气,要便宜得多,但使用它们仍然会消耗我们的化石燃料供应。具有讽刺意味的是,从化石燃料中生产氢的过程中释放的二氧化碳抵消了对环境的任何好处。专家表示,在生产过程中逸出的氢气可能会腐蚀臭氧层甚至进一步加剧全球变暖[来源:PBS]。还有其他问题:科学家们仍在努力解决如何储存氢气的挑战。18新利最新登入因为它的能量密度很低,氢需要在高压下储存和运输,这使得它体积庞大且不切实际。压力问题使氢能的另一个问题复杂化;与汽油一样,氢是高度易燃的,但与天然气不同的是,它没有气味。在氢气燃烧之前,必须使用传感器来检测泄漏。另一个问题是需要提供足够的加油站来供应全国所有的氢动力汽车。氢燃料生产商愿意在几乎每个角落都建一个氢站吗?

你对氢和氢燃料电池技术还不清楚吗?下一页涵盖了所有的基础知识。

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氢能事实

氢是地球上最基本、最常见的元素。在元素周期表上以字母“H”表示,氢是一种与氧结合生成水(H)的气体2O),并与碳形成甲烷和煤等化合物。

氢也是一种强有力的清洁能源。事实上,它是我们今天使用的所有燃料中能量含量最高的[来源:美国能源情报署18luck手机登录]。氢本身在地球上是不可得的,但它可以被生产出来。使用氢能对环境并不难,因为只有水和热作为副产品被释放出来。18新利最新登入然而,生产氢气所需的过程可能不那么环保。

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为了产生可用的氢,它必须从水中分离出来,生物质(植物和动物粪便)、煤或天然气。今天使用的大约95%的氢是通过一种叫做蒸汽转化——从甲烷中分离氢原子和碳原子[来源:国家可再生能源实验室]。这一过程释放温室气体,导致全球变暖

另一种生产方法,电解将氢从水中分离出来。电解可以由风能、水力发电和太阳能等可再生能源提供动力,因此不会产生任何排放。缺点是它很贵。为了充分发挥氢作为能源的潜力,科学家们需要找到一种方法,用清洁、可再生的资源以低成本生产氢。

目前,美国每年生产约900万吨(90亿公斤)氢气,足以为3000万辆汽车提供动力[来源:环境影响评价]。大部分氢用于提炼和处理金属,以及食品加工。美国国家航空航天局它还在太空计划中使用氢作为燃料。

使用氢作为动力的关键是燃料电池。氢燃料电池将氢能量转化为。燃料电池可以用于汽车,并为没有电线的农村地区提供电力。为了给汽车提供动力,氢能产生的电力流入电池,就像今天的混合动力汽车一样。

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最初发表于2011年4月25日

氢能常见问题

氢能是可再生的还是不可再生的?
氢能是一种对环境影响小的可再生能源。
氢燃料环保吗?
氢燃料在生产过程中不会产生与化石燃料相同的废物,因此被认为是环保燃料。但要生产可用的氢气,必须将其与水、生物质(植物和动物粪便)、煤或天然气分离。今天使用的氢大约有95%是通过一种叫做蒸汽重整的过程产生的——将甲烷中的氢原子从碳原子中分离出来。这一过程释放温室气体,导致全球变暖。
氢能的优点是什么?
氢是可再生的,对环境的影响最小。
氢燃料是清洁能源吗?
氢是一种清洁燃料,在生产过程中只产生一种副产品——水。氢也可以通过使用各种国内资源来生产,这使得它更具成本效益。
氢能用作能源吗?
是的。氢可以携带能量,也可以储存或输送大量的能量。氢被用于燃料电池,在世界各地的许多发电厂生产电力。

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  • 18新利最新登入豪顿,丹尼尔。科学家警告说,世界石油供应将以比预期更快的速度耗尽。独立。2007年6月14日(2011年4月20日访问)http://www.independent.co.uk/news/science/world-oil-supplies-are-set-to-run-out-faster-than-expected-warn-scientists-453068.html007。
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  • 国家可再生能源实验室。“氢的新视野”。(2011年4月20日访问)http://www.nrel.gov/research_review/pdfs/2003/36178b.pdf。
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  • 美国能源部。氢和燃料电池技术项目:燃料电池(2011年4月20日访问)https://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/doe_h2_fuelcell_factsheet.pdf。
  • 美国能源信息管理局(EI18luck手机登录A)。“能源来源:氢。”(2011年4月20日访问)http://www.eia.doe.gov/kids/energy.cfm?page=hydrogen_home-basics。
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