氢能源的开发和利用报告
能源是现代社会人类生活、生产中必不可缺的东西。随着社会经济的发展，人们对能源的需求越来越高。然而在能源开发及利用的研究中，人们发现有的能源与一般传统的矿物能源不同，如太阳能、风能、潮汐熊等再生性能源。氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高、清洁的绿色能源及能源载体，被认为是连接化石能源向可再生能源过渡的主要桥梁。
作为能源，氢能具有无可比拟的潜在开发价值。氢是自然界最普遍存在的元素，它主要以化合物的形态储存于水中，而水是地球上最广泛的物质；除核燃料外，氢的发热值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高；氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快；氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁。氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用。所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，在能源工业中氢是极好的传热载体。所以，研究利用氢能已成为国内外学者研究的热点。
1 氢能制备方法
1.1 矿物燃料制氢
在传统的制氢工业中，矿物燃料制氢是采用最多的方法，并已有成熟的技术及工业装置。其方法主要有重油部分氧化重整制氢，天然气水蒸气重整制氢和煤气化制氢。用蒸汽和天然气作原料的制氢化学反应为：CH4+2H2O==CO2+4H2。用蒸汽和煤作原料来制取氢气的基本反应过程为：C+2H2O==CO2+2H2。虽然目前90％以上的制氢都是以天然气和煤为原料。但天然气和煤储量有限，且制氢过程会对环境造成污染，按照科学发展观的要求，显然在未来的制氢技术中该方法不是最佳的选择。
1.2 电解水制氢
电解水制氢工业历史较长，这种方法是基于如下的氢氧可逆反应：2H2O==2H2＋O2
目前常用的电解槽一般采用压滤式复极结构，或箱式单级结构，每对电解槽压在1.8～2.0V 之间，制取1 m3H2的能耗在4.0～4.5kwh。箱式结构的优点是装置简单，易于维修，投资少，缺点是占地面积大，时空产率低；压滤式结构较为复杂，优点是紧凑、占地面积小、时空产率高，缺点是难维修、投资大。随着科学技术的发展，出现了固体聚合物电解质(S P E)电解
槽。SPE槽材料易得，适合大批量生产，而且使用相同数量的阴阳极进行H2、O2的分离，其效率比常规碱式电解槽要高，另外，SPE槽液相流量是常规碱式电解槽的1／1 0，使用寿命约为300天。缺点是水电解的能耗仍然非常高。目前，我国水电解工业仍停留在压滤式复极结构电解楷或单极箱式电解槽的水平上，与国外工业和研究的水平差距还很大。
1.3甲烷催化热分解制氢
传统的甲烷裂解制造氢气过程都伴有大量的二氧化碳排放，但近年来，甲烷因热分解制氢能避免CO2的排放，而成为人们研究的热点。甲烷分解l mol 氢气需要37.8kJ的能量，排放CO20.05tool。该法主要优点在于制取高纯氢气的同时，制得更有经济价值、易于储存的固体碳，从而不向大气排放二氧化碳，减轻了温室效应。由于基本不产生CO2，被认为是连接化石燃料和可再生能源之间的过渡工艺。但生产成本不低，如果副产物碳能够具有广阔的市场前景，该法将会成为一种很有前途的制氢方法。
1.4 生物制氢
利用生物制氢技术，可节约不可再生能源，减少环境污染，可能成为未来能源制备技术的主要发展方向之一。生物制氢是利用微生物在常温、常压下以含氢元素物质(包括植物淀粉、纤维素、糖等有机物及水)为底物进行酶生化反应来制得氢气。迄今为止，已研究报道的产氢生物可分为两大类：光合生物(厌氧光合细菌、蓝细菌和绿藻)和非光合生物(严格厌氧细菌、兼性厌氧细菌和好氧细菌)。
光合生物蓝细菌和绿藻可利用体内巧妙的光合结构转化太阳能为氢能，故其产氢研究远较非光合生物深入。二者均可光裂解水产生氢气，光裂解水产氢是理想的制氢途径，但蓝细菌和绿藻在光合放氢的同时，伴随氧的释放，除产氢效率较低外，如何解决放氢酶遇氧失活是该技术应解决的关键问题。厌氧光合细菌与蓝细菌和绿藻相比，其厌氧光合放氢过程不产氧，故工艺简单。目前鉴于光合放氢过程的复杂性和精密性，研究内容仍主要集中在高活性产氢菌株的筛选或选育、优化和控制环境条件以提高产氢量，其研究水平和规模还基本处于实验室水平。
非光合生物可降解大分子有机物而产氢，使其在生物转化可再生能源物质(纤维素及其降解产物和淀粉等)生产氢能研究中显示出优越于光合生物的优势。该类微生物作为氢来源的研究始于20世纪60年代，至20世纪90年代未，我国科学家任南琪等研究开发了以厌氧活性污泥和有机质废水为原料的“有机废水发酵法生物制氢技术”，该技术突破了生物制氢技术必须采用纯菌种和固定技术的局限，开创了利用非固定化菌种生产氢气的新途径，中试试验结果表明，生物制氢反应器最高持续产氢能力达到5.7m3／(m3·d)，生产成本约为目前采用
的电解水法制氢成本的一半。
2 储氢技术
2.1 高压气态储氢
根据气体状态方程，对于一定量的气体，当温度一定时，升高压力会减小气体所占的体积，从而提高氯气密度。高压钢瓶储氢就是基于这一原理的一种常用的氢气储存方法。高压气态储氢是一种应用广泛、简便易行、技术相对成熟的储氢方式，而且成本低，充放氢速度快，在常温下就可进行。但其缺点是需要厚重的耐压容器，并要消耗较大的氢气压缩功，存在氢气易泄漏和容器爆破等不安伞因素[3]。一个充气压力为15 MPa的标准高压钢瓶储氢质量仅约占1.0％；供太空用的钛瓶储氢质量分数也仅为5％。可见，高压钢瓶储氢的能量密度一般都比较低。我国浙江大学研制成功5m3固定式高压(42 MPa)储氢罐，服务于北京奥运会的氢燃料示范车加氢。
2.2 低温液态储氢
低温液态储氢具有较高的体积能量密度。常温、常压下液氧的密度为气态氢的845倍，其体积能量密度比压缩储存要高好几倍，与同一体积的储氢容器相比，其储氢质量大幅度提高。液氢储存工艺特别适于储存空间有限的运载场合，如航天飞机用的火箭发动机、汽车发动机和洲际飞行运输工具等。若仅从质量和体积上考虑，液氢储存是一种极为理想的储氢方式。但是由于氢气液化要消耗很大的冷却能量，液化过程所需的能耗约是储存氢气热值的50％，增加了储氢和用氧成本。另外，液氢储存容器必须使用超低温用的特殊容器，由于液氖储存的装料和绝热不完善，容易导致较高的蒸发损失，因而技术复杂、储氧成本高。高度绝热的储氢容器是目前研究的重点。
2.3 固态储氢
固态材料储氢是通过化学反应或物理吸附将氢气储存于固态材料中，其能量密度高且安全性好，被认为是最有发展前景的一种氢气储存方式。固态储氢材料包括可充氢化物(如金属氢化物一镍电池)、化学氢化物(如水解或热解储氢)、碳和其他高比表面积材料(主要以物理吸附为主)。下图给出了固态储氢材料的发展过程。可以看出，在中低温条件下，储氢材料是随着可逆储氢容量的增加和体系吸放氢动力学的改善而发展的。
另外，储氢材料按氢的结合方式可分为化学键合储氢(如储氢合金、配位氢化物、氨基化合物、有机液体碳氢化合物等)和物理吸附储氢(碳纳米管、多孔碳基材料、金属有机框架材料、纳米储氢材料、多孔聚合物等)。
最近，丹麦研究人员[8-9]开发了一类新型金属氨络合物储氢材料，该类材料可用M(NH3)n X m表示(M 为Mg、Ca、Cr、Ni、Zn，X为Cl、SO4)。研究表明，该类材料如Mg(NH3)6Cl2可以以氨的形式存储质量分数9.1％的氢，Ca(NH3)6Cl2甚至可达到9.7％，而且整个过程完全可逆，结合使用氨分解催化剂，可使氢在620 K以下的温度完全释放，同时其副产物是N2，不会带来任何环境污染。金属氨络合物储氢材料是迄今为止报道的可逆存储氢量最大的材料。
3 氢能利用方法
氢能的利用方式主要有三种：①直接燃烧；②通过燃料电池转化为电能；③核聚变。其中最安全高效的使用方式是通过燃料电池将氢能转化为电能。目前，氢能的开发正在引发一场深刻的能源革命，并将可能成为2 1世纪的主要能源。美、欧、日等发达国家都从国家可持续发展和安全战略的高度，制定了长期的氢能源发展战略[10]。
3.1 氢内燃机
氢内燃机的基本原理与汽油或者柴油内燃机原理一样。氢内燃机是传统汽油内燃机的带小量改动的版本。氢内燃直接燃烧氢，不使用其他燃料或产生水蒸气排出。氢内燃机不需要任何昂贵的特殊环境或者催化剂就能完成做功，这样就不会存在造价过高的问题。现在很多已经研发成功的氢内燃机都是混合动力的，也就是既可以使用液氢，也可以使用汽油等作为燃料。这样氢内燃机就成了一种很好的过渡产品。例如，在一次补充燃料后不能到达目的地，
但能找到加氢站的情况下就使用氢作为燃料；或者先使用液氢，然后找到普通加油站加汽油。这样就不会出现加氢站还不普及的时候人们不敢放心使用氢动力汽车的情况。氢内燃机由于其点火能量小，易实现稀薄燃烧，故可在更宽广的工况内得到较好的燃油经济性[11]。
3.2 燃料电池
氢能的应用主要通过燃料电池来实现的。氢燃料电池发电的基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阳极。氢燃料电池与普通电池的区别主要在于：干电池、蓄电池是一种储能装置，它把电能储存起来，需要时再释放出来；而氢燃料电池严格地说是一种发电装置，像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。而使用氢燃料电池发电，是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，能量转换率可达60％一80％，而且污染少、噪声小，装置可大可小，非常灵活。从本质上看，氢燃料电池的工作方式不同于内燃机，氢燃料电池通过化学反应产生电能来推动汽车，而内燃机车则是通过燃烧产生热能来推动汽车。由于燃料电池汽车工作过程不涉及燃烧，因此无机械损耗及腐蚀，氢燃料电池所产生的电能可以直接被用在推动汽车的四轮上，从而省略了机械传动装置。现在，各发达国家的研究者都已强烈意识到氢燃料电池将结束内燃机时代这一必然趋势，已经开发研制成功氢燃料电池汽车的汽车厂商包括通用(GM)、福特、丰田(Toyota)、奔驰(Benz)、宝马、克莱斯勒等国际大公司[12]。
3.3 核聚变
核聚变，即氢原子核（氘和氚）结合成较重的原子核（氦）时放出巨大的能量。
热核反应，或原子核的聚变反应，是当前很有前途的新能源。参与核反应的氢原子核，如氢（氕）、氘、氚、锂等从热运动获得必要的动能而引起的聚变反应（参见核聚变）。热核反应是氢弹爆炸的基础，可在瞬间产生大量热能，但目前尚无法加以利用。如能使热核反应在一定约束区域内，根据人们的意图有控制地产生与进行，即可实现受控热核反应。这正是目前在进行试验研究的重大课题。受控热核反应是聚变反应堆的基础。聚变反应堆一旦成功，则可能向人类提供最清洁而又是取之不尽的能源。
目前，可行性较大的可控核聚变反应装置就是托卡马克装置。托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字Tokamak 来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，
以达到核聚变的目的。我国也有两座核聚变实验装置。
4 国内外氢能研究开发现状
氢能作为解决当前人类所面临困境的新能源而成为各国大力研究的对象，据美国能源部(DOE)新能源开发中心调查，过去5年，全世界工业化国家对氢能的开发投入年均递增20.5％。美国一直重视氢能。2003年，布什政府投资17亿美元，启动氢燃料开发计划，该计划提出了氢能工业化生产技术、氢能存储技术、氢能应用等重点开发项目。2004年2月，美国能源部公布了《氢能技术研究、开发与示范行动计划》，该计划详细阐述了发展氢经济的步骤和向氢经济过渡的时间表，该计划的出台是美国推动氢经济发展的又一重大举措，标志着美国发展氢经济已从政策评估、制定阶段进入到了系统化实施阶段。2004年5月，美国建立了第一座氢气站，加利福尼亚州的一个固定制氢发电装置“家庭能量站第三代”开始试用。2005年7月，世界上第一批生产氢能燃料电池汽车的公司之一戴姆勒一克莱斯勒(Daimler Chrysler)公司研制的“第五代新电池车”成功横跨美国，刷新了燃料电池车在公路上行驶的纪录，该车以氢气为动力，全程行驶距离5245 km，最高速度145 km／h。
对我国来说，能源建设战略是国民经济发展之重点战略，我国化石能源探明可采储量中，煤炭量为1145亿t、石油量为38亿t、天然气储量为1.37万亿m3，分别占世界储量的11.6％、2.6％、0.9％。我国人口多，人均资源不足，人均煤炭探明可采储量仅为世界平均值的1／2，石油仅为1／10左右，人均能源占有量明显落后；同时，我国近年来交通运输的能耗所占比重愈来愈大，与此同时，汽车尾气污染已经成为大气污染特别是城市大气污染最重要的因素，以此，寻找新的洁净能源对我国的可持续发展有着特别重要的意义。“九五”和“十五”期间，科技部都把燃料电池汽车及相关技术研究开发列入国家科技计划，2002年1月，中国科学院启动科技创新战略行动计划重大项目——大功率质子交换膜燃料电池发动机及氢源技术，由中科院大连化学物理研究所主持的这个重大科研项目，主要以科技部国家高技术发展计划(“863”)“电动汽车重大专项”为背景，研究和开发具有自主知识产权的75 kW和150 kW燃料电池发动机及氢源成套技术，这项世界前沿的技术将有助于我国早日进入氢能时代。目前我国已成功研制出燃料电池轿车和客车，累计实验运行超过2 000 km，这标志着我国具备开发氢动力燃料电池发动机的能力，2008年奥运会和2010年世博会召开时，燃料电池轿车已经小批量示范性地行驶在街头。
5 展望和总结
目前，氢能做为二次能源，其用途主要有以下几个方面：在精细有机合成工业中，氢气也是重要的合成原料之一；在合成氨工业中氢气是重要的原料之一；氢气还可以作为填充气在气象观测中应用；在分析测试中氢气可以做为标准气，在气相色谱中氢气可以作为载气。值得着重说明的是，近十几年发展起来的氢燃料电池可直接应用于航天航海和陆地交通运输，氢能作为未来最有前途的新能源地位已初见端倪。开发生物制氢技术关键在于如何选育到产氢性能优异、适合工程化处理的细菌，实现生物制氢技术的工业化[4]。
氢能是未来最有希望的清洁能源之一。氢能的发展和利用不失为我国缓解能源压力的一种好的方式。因此，我国很有必要制定目标明确的氢能技术路线图，并将开发氢能列入国家长期能源战略目标中来，以期能够早日走人“氢能时代”。
随着我国经济实力的增强，国际社会要求我国减排化石燃料有害废气的压力会愈来愈重。目前，我国城市化进程加快，不少大、中型城市的大气污染，正在由单纯的煤烟型污染向煤烟型与机动车排气污染混合型的方向变化，且有继续加剧的趋势。我国汽车单车污染物排放是国际同类先进机动车的几倍，甚至近10倍，对大气的污染贡献率超过50％。因此，集中优势力量发展清洁高效的氢能源也许是我国抢先进入氢经济，摆脱百年来科技和战略落后，走可持续健康发展的最佳切人点。氢能是未来人类最理想的能源，氢能研究的舞台是广阔的，研究开发氢能将大有作为。
能源化学报告
院系理学院化学系
班级化学08-2班
姓名吴琳
学号08052222
氢能源的开发和利用 菜大兴 （中南大学化学化工学院湖南长沙410083） 摘要：随着化石燃料等不可再生资源的日益紧缺和环境污染日益加重，人们迫切需要寻找替代能源。氢能作为可持续、清洁的能源而被广泛研究，是未来人类的理想能源之一，对整个世界经济的可持续发展具有重要的战略意义。本文主要述评了氢能制备、氢能储运、氢能利用在国际和国内的最新研究动态，并对氢能未来开发利用前景进行了展望。 关键词：氢能源、氢能制备、储氢技术、氢能利用 0 引言 能源是现代社会人类生活、生产中必不可缺的东西。随着社会经济的发展，人们对能源的需求越来越高。然而在能源开发及利用的研究中，人们发现有的能源与一般传统的矿物能源不同，如太阳能、风能、潮汐熊等再生性能源。氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高、清洁的绿色能源及能源载体，被认为是连接化石能源向可再生能源过渡的主要桥梁[1]。 作为能源，氢能具有无可比拟的潜在开发价值。氢是自然界最普遍存在的元素，它主要以化合物的形态储存于水中，而水是地球上最广泛的物质；除核燃料外，氢的发热值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高；氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快；氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁。氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用。所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，在能源工业中氢是极好的传热载体。所以，研究利用氢能已成为国内外学者研究的热点[2]。 1 氢能制备方法 1.1 矿物燃料制氢 在传统的制氢工业中，矿物燃料制氢是采用最多的方法，并已有成熟的技术及工业装置。
我国发展氢能源的优劣势分析 一、氢能源简介： 氢能是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采、几乎完全依靠化石燃料。随着石化燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点： l、重量最轻的元素。标准状态下，密度为 0.8999g/l，－252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金属氢。 2、导热性最好的气体，比大多数气体的导热系数高出10倍。 3、自然界存在最普遍的元素。据估计它构成了宇宙质量的 75％，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形 态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。 4、除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。 5、燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 6、无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁滁生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢 化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐蚀性，对设备无损。 7、利用形式多。既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池 ，或转换成固态氢用作结构材料。 8、可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。 9、可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减小。 10、氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患，利用率高。 11、氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有效载荷，这样可以降低运输成本从全程效益考虑社会总效益 优于其他能源。 二、我国发展氢能源的必要性： 石油、煤炭、天然气燃烧产物是二氧化碳，是温室气体，造成地球温度逐年升高。专业机构的最新研究结果表明全球气候变暖已导致非洲乞力马扎罗山的山顶冰盖消融80％，如这一趋势得不到遏制，100年后山顶冰雪将完全消失。德国汉诺威大学的植物研究所科学家瓦尔特指出，尽管目前全球气温仅上升0.6℃，但对生态造成的影响已经明显危机到动物和植物的生存，现在，春天的来临及许多植林的生长期正在提前，较长时间后动物食物链可能发生混乱。同时，化石燃料中有杂质，特别是疏、氮、磷、砷等，燃烧产物酸性，造成大气污染和酸雨。酸雨不仅伤害农作物和蔬菜的叶片，而且能够降低农作物和蔬菜种子的发芽率，降低大豆蛋白质含量。阔叶林和针叶林的冠层在酸雨作用下，钙、镁等离子在冠层雨溶液中富集，造成叶子中营养离子的大量淋失，进而加速根部营养的吸收和迁移，重新吸收的营养离子也会从植物体大量析出；如此循环，就会造成营养亏缺，直接影响森林生长，威胁森林生态系统内的物质循环，而且这个过程随酸雨的强度增加而增加。酸雨还造成土壤中铝的大量释放和镁等有毒金属元素的沉降和积累，对树木形成毒害，同时，直接影响和危害土壤表层，干扰微生物正常生化活性，森林枯枝落叶的分解和物质再循环受到破坏；降低土壤的AO和A1层的PH值，使适中偏碱性菌类活动受到遏止,N元素的同化和固定减少，土壤肥力下降。同时，酸雨使湖泊酸化，将土壤中的活性铝冲洗到河流、湖泊中，毒害鱼类，改变整个水体生态系统，使水体中的生物种类和数量大大减少，而且还导致温室效应的加剧，刺激皮肤，引起哮喘等多种呼吸道疾病。我国的能源结构以煤为
研究开发项目立项报告 （样本仅供参考，不要求完全一致）项目名称 项目类别 技术领域 企业法人（签名） 项目负责人电话 项目联系人电话 项目起止时间年月至年月 XXXXXXXXXXXX公司（盖章）
一、项目研究开发目的 二、研究开发内容及组织实施方式 （一）主要研究内容（二）核心技术及创新点（三）阶段内将达到的技术指标、经济指标及成果指标等（四）组织实施方式 三、现有研究开发基础 （可列举已有的知识产权、检测报告、查新报告等相关文件及内容） 四、研究开发项目组人员名单 （表格列举，包括人员姓名、学历、职称以及在本项目中承担的工作等内容） 五、研究开发经费预算表 （表格中的费用分摊可参考《高新技术企业认定申请书》中的“企业年度研究开发费用结构明细表”） 注意事项： 1、研发项目是指企业为获得科学与技术（不包括社会科学、艺术或人文学）新知识，创造性运用科学技术新知识，或实质性改进技术、产品（服务）、工艺而持续进行的具有明确目标的研究开发项目，不包括企业对产品（服务）的常规性升级或对某项科研成果直接应用等活动（如直接采用新的材料、装置、产品、服务、工艺或知识等）。项目名称的确定要避免产业化、应用、生产等词语，不可直接使用专利或者产品的名称。 2、项目类别是指自主研发项目、委托研发项目、合作研发项目、集中研发项目，本项目应根据企业实际情况填报项目类别。如果属于委托研发、合作研发或集中研发项目，请在立项报告后附上相关协议或合同。 3、技术领域是指《国家重点支持的高新技术领域》（2016年版）规定的项目领域类别，本项目应填到四级类别名称，填写格式如下：“国家重点支持的高新技术领域/电子信息技术/软件/基础软件/通用及专用数据库管理系统”。 4、原则上做过加计扣除的企业，近三年RD要与加计扣除项目一致，如果实际RD和加计扣除项目在项目数量或者时间上有较大出入，则需在研发项目专项审计报告中出具说明。
氢能源的应用及其发展 一、什么是氢能源 1.氢能源介绍 当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是所用的能源如石油、天然气、煤，石油气均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源、能源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。 氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油、天然气可以直接开采，今下几乎完全依靠化石燃料制取得到，如果能回收利用工程废氢，每年大约可以回收到大约1亿立方米。 2.氢能源的特点 作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点： -能量高。除核燃料外，氢的发热值是目前所有燃料中最高的，是汽油的3倍。氢的高能，使氢成为推进航天器的重要燃料之一； -氢本身无毒，燃烧产物是水，无污染，且能循环使用； -氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快； -利用形式多，可以气态、液态或固态金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。 -耗损少：可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减小； -利用率高：氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患，利用率高； -运输方便：氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有效载荷，这样可以降低运输成本从全程效益考虑社会总效益优于其他能源。 因此，可以说氢能是最理想的、完美的能源。氢能作为一种高效、清洁、可持续的“无碳”能源已得到世界各国的普遍关注。发展氢经济是人类摆脱对化石能源的依赖、保
v1.0可编辑可修改 研发项目立项报告 项目名称： XXXX 项目负责人： XXX 实施单位： XXXX公司 项目时间：一、立项理由 1、国内外相关产品与技术现状，国内已取得的最新阶段成果和达到的技术 水平； 2、该项目已取得的阶段成果； 3、该项目完成后市场需求前景、推广应用领域、达到的技术水平，以及在 国民经济发展中的作用。 二、立项可行性分析 1、开发项目的技术来源 2、开发形式（自主开发、联合开发、消化吸收、国际合作）和管理措施 3、开发的内容：研究采用的高新或先进适用技术，技术关键和创新点。 4、开发所具备的技术和设备及相应的条件等。 三、项目技术开发方案 1、产品设计特点、技术路线、工艺流程。 2、与后续技术改造或基本建设计划的衔接。 四、项目技术经济指标 1、与现有产品、技术、装备的对比分析； 2、要达到的技术性能指标和参数； 3、采用的技术标准；
4、经济效益（形成生产能力、成本、市场销售额、利润、税金等）； 5、社会效益。 六、项目实施单位及协作单位概况与条件 1、项目单位以及参加协作的企业、研究院所、高等院校等单位的概况； 2、各自承担的主要工作； 3、技术力量和人员结构； 4、完成项目所具备的技术创新条件。 七、项目进度安排 八、项目资金安排 ⑴ 资金筹措来源（万元） 总投资累计完成投资 其中自筹当年用款 计划贷款资金缺口 ⑵ 费用支出（万元） 设备购置费技术资料费 能源材料鉴定验收费 试验外协管理费 检测费差旅费 租赁费模具费 技术转让费其他 合计
⑶ 主要购置设备清单（万元） 设备名称生产厂家数量（台）单台金额总额 合计 九、其他需要说明的问题
学号： 学院化学化工学院 专业化学工程与工艺 年级 姓名 论文（设计）题目氢能源的开发与应用前景展望指导教师职称副教授 成绩 2010年6月4日
目录 摘要 (1) ABSTRACT (1) 1 氢能源简介 (1) 2 新制备方法的研究 (2) 2.1电解法制氢 (2) 2.1.1 固态聚合物电解 (2) 2.1.2 高温电解水蒸气制氢 (2) 2.2分解法制氢 (2) 2.2.1 硫化氢制氢 (2) 2.2.2 热化学循环分解水 (3) 2.2.3 生物分解水制氢 (3) 2.2.4 从海水中制氢 (3) 2.3其他新方法制氢 (4) 2.3.1 固体生物质制氢 (4) 2.3.2 硼氢化钠水解制氢 (4) 2.3.3 生物制氢 (4) 2.3.4 其他新方法 (4) 3 新应用领域的开发 (5) 3.1电力方面的应用 (5) 3.1.1 863燃料电池城市客车 (5) 3.1.2 氢气发电 (5) 3.1.3 氢燃料电池 (6) 3.2其他方面的应用 (6) 3.2.1 良好的载能体 (6) 3.2.2 家用氢能 (6) 3.2.3 污水综合治理利用 (6)
3.2.4 原子氢焰 (6) 4 新储氢材料的研制 (7) 4.1高压气态储存 (7) 4.2低温液氢储存 (7) 4.3金属氢化物储存 (7) 5 结束语 (8) 参考文献 (8)
氢能源的开发与应用前景展望 摘要：当前,氢能源的研究、开发和利用正受到越来越广泛的重视。到21世纪中叶，氢能有可能将取代石油，成为最广泛使用的燃料之一。随着人类社会能源开发的日益迫切，氢能源将成为一种人类所期待的清洁的二次能源。本文将详细介绍目前氢能源的一些新的制备方法、新的应用领域以及新的储氢材料。 关键词：氢能源；开发与应用前景；氢能源的制备方法；氢能源的应用领域；储氢材料的研制 Abstract:At present, the hydrogen energy research, development and utilization is being more and more extensive attention. To 21 centuries middle period, hydrogen could be replaced oil, become one of the most widely used of fuel. With the development of human society increasingly urgent energy, hydrogen will become a human to clean secondary energy. This will be detailed introduction of hydrogen at some new preparation methods, new applications and new hydrogen storage material. Key words: Hydrogen energy; The development and application prospect; The preparation methods of hydrogen energy; Hydrogen application fields; Hydrogen storage material 按现在的开采速度估计，世界上的煤、石油、天燃气等化石能源将在几十年内逐渐枯竭，并带来严重的环境污染问题，从而造成冰雪消融，冰川退缩，全球气候变暖。能源短缺和环境保护是21世纪经济发展和能源领域最重要的课题。氢气燃烧性能好，热值高，应用广泛，适合于一切需要燃气的地方。氢能源在二十一世纪很有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。它是一种极为优越的新能源。 1 氢能源简介 用氢能作燃料已有多年，氢焊、火箭发动机等大量应用氢燃料，但把氢能作为新能源则是指把氢作为像煤油、天然气那样的通用能源使用]1[。 从常规能源的角度看，氢能源是作为燃料或能量的载体与别的物质发生化学反应或物理作用过程中(不包括原子核的变化)所交换的能量。如果把氢的同位素氘、氚的聚变反应释放的能量也包括在内，氢能源的含义就更广了]2[。
氢能源的开发和利用 摘要 随着化石燃料等不可再生资源的日益紧缺和环境污染日益加重，人们迫切需要寻找替代能源。氢能作为可持续、清洁的能源而被广泛研究，是未来人类的理想能源之一，对整个世界经济的可持续发展具有重要的战略意义。本文主要述评了氢能制备、氢能储运、氢能利用在国际和国内的最新研究动态，并对氢能未来开发前景进行了展望。 关键词：氢能源氢能制备储氢技术氢能利用
目录 前言 (3) 第一章氢能制备方法 (4) 1.1矿物燃料制氢 (4) 1.2电解水制氢 (4) 1.3甲烷催化热分解制氢 (4) 1.4生物制氢 (5) 第二章储氢技术 (6) 2.1高压气态储氢 (6) 2.2低温液态储氢 (6) 2.3固态储氢 (6) 第三章氢能利用方法 (7) 3.1氢内燃机 (7) 3.2燃料电池 (7) 3.3核聚变 (8) 第四章国内外氢能研究开发现状 (9) 第五章展望和总结 (11) 参考文献 (12) 致谢 (14)
前言 能源是现代社会人类生活、生产中必不可缺的东西。随着社会经济的发展，人们对能源的需求越来越高。然而在能源开发及利用的研究总，人们发现有的能源与一般的矿物能源不同，入太阳能、风能、潮汐能等再生性能源。氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能力密度高、清洁的绿色能源及能源载体，被认为是连接化石能源向可再生能源过度的主要桥梁。 作为能源，氢能具有无可比拟的潜在开发价值。氢是自然界最普遍存在的元素，它主要以化合物的形态储存于水中，而水是地球上最广泛的物质；除核燃料外，氢的发热值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高；氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快；氢本身无毒，于其他燃料相比氢燃烧时最清洁。氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用为结构材料。用氢代替煤和石油，不需要对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用。所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，在能源工业中氢是极好的传热载体。所有，研究利用氢能已成为国内外学者研究的热点。
能源的开发与利用 1.下列关于能源的说法正确的是（） A.煤、石油是当今人类利用的主要能源，它们是可再生能源 B.天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用 C.如果大量利用太阳能，可能使太阳能在短期内消耗殆尽 D.水能和风能可以从自然界里得到，是可再生能源 答案：D 2.下列核能的利用,是通过核聚变来实现的是( ) A、核电站 B、原子弹 C、太阳发光 D、核潜艇 答案：C 3. 下列太阳能的应用中是直接把太阳能转化为内能加以利用的是（） A、太阳能热电站 B、人造地球卫星的电源--光电板 C、太阳能电池 D、光盘 答案：A 4.关于如图所示的核动力航空母舰和直升飞机，小明、小聪、小英和小亮各提出了一条与物理知识有关的说法，其中正确的是（ ） A．航空母舰利用的核能是在核反应堆中重核裂变释放的能量 B．核能与煤、石油都属于不可再生能源 C．当甲板上的飞机升空执行任务后，航空母舰在大海中的吃水深度将增加 D．航空母舰上的雷达是利用电磁波来发现敌方的军事目标的 答案：ABD
5. 市场上出售一种装有太阳能电扇的夏凉帽(如图)，在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是（） A、太阳能电能机械能 B、太阳能机械能电能 C、电能太阳能机械能 D、机械能太阳能电能 答案：A 6.如图甲、乙所示为各种能源的名称，填出其交叠区域的能源名称。 A可以包括哪些能源？B可以包括哪些能源？ 答案：A包括太阳能、水能、风能等； B包括太阳能。 7.（1）核电站是利用能来发电的，目前核电站利用的核反应是 （选填“裂变”或“聚变”）． （2）福岛核事故达到了七级，请你说出两点核辐射造成的危害： ① ；② ． 答案：（1）核裂变（2）①使人患癌的机率增大；②损害人体的器官；③影响儿童的生长、发育；④引起物种变异；⑤污染空气；⑥污染水；⑦污染土壤；⑧污染动植物、食物；⑨污染环境等等． 8.阅读短文，回答问题： 如图所示，在长沙湘江风光带等街道耸立着一排排崭新的路灯，与众不同的是，它头顶小风扇，肩扛太阳能电池板，风扇在风中不停地转动，
氢能源的开发与利用 当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。 氢能是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采、几乎完全依靠化石燃料。随着石化燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点： l、重量最轻的元素。标准状态下，密度为0.8999g/l，－252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金属氢。 2、导热性最好的气体，比大多数气体的导热系数高出10倍。 3、自然界存在最普遍的元素。据估计它构成了宇宙质量的75％，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。 4、除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。 5、燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 6、无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁滁生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐蚀性，对设备无损。 7、利用形式多。既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。 8、可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。 9、可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减小。 10、氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患，利用率高。 11、氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有效载荷，这样可以降低运输成本从全程效益考虑社会总效益优于其他能源。 时至今日，氢能的利用已有长足进步。自从1965年美国开始研制液氢发动机以来，相继研制成功了各种类型的喷气式和火箭式发动机。美国的航天飞机已成功使用液氢做燃料。我国长征2号、3号也使用液氢做燃料。利用液氢代替柴油，用于铁路机车或一般汽车的研制也十分活跃。氢汽车靠氢燃料、氢燃料电池运行也是沟通电力系统和氢能体系的重要手段。 目前，世界各国正在研究如何能大量而廉价的生产氢。利用太阳能来分解水是一个主要研究方向，在光的作用下将水分解成氢气和氧气，关键在于找到一种合适的催化剂。如今世界上有50多个实验室在进行研究，至今尚未有重大突破，但它蕴育着广阔的前景。 发展氢能源，将为建立一个美好、无污染的新世界迈出重要一步。 在众多的新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；而煤和石油燃烧生成的是二氧化碳和二氧化硫，可分别产生温室效应和酸雨。煤和石油的储量是有限的，而氢主要存于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断地产生氢气，永远不会用完。 氢是一种无色的气体。燃烧一克氢能释放出142千焦尔的热量，是汽油发热量的3倍。氢的重量特别轻，它比汽油、天然气、煤油都轻多了，因而携带、运送方便，是航天、航空等高速飞行交通工具最
全球氢能源现状分析 1. 燃料电池市场现状 燃料电池是将氢气化学能直接转化为电能的装置,是氢能高效转化及利用的最佳方式，具有转换效率高、零污染、零排放等优点。 氢能燃料电池转换效率可达60%，是内燃机效率的3 倍左右，十分高效；加强速度方便快捷，一般3-5 分钟即可加满；能量密度高，热值是LNG 的两倍、汽油的三倍，车载续航里程可达500-1000 公里；储存方式多样，可以是压缩气态储氢、液化储氢、金属氢化物储氢、碳吸附储氢等方式，相对于车载燃油和锂电池更为便捷，且氢气极易消散，具有更高的安全性。 根据数据统计显示，从出货量数量统计来看，全球燃料电池出货量增长明显，2009 年全球14.4 千个，2012 年增至4.57万个，到2017 年全球燃料电池出货量达7.26 万个。从出货容量统计看，2009 年全球燃料电池出货容量为 86.5MW，2016 年增至516.5MW，2017 年燃料电池出货容量达669.7MW。 目前，全球燃料电池生产区域较为集中，主要集中在欧洲、北美、亚洲少数国家，根据数据统计显示，2017 年欧
洲燃料电池出货量为5.1 千个，北美燃料电池出货量为9.9 千个，亚洲出货量5.68 万个。按照容量统计，2017 年欧洲燃料电池出货量为39.1MW，北美燃料电池出货量为325.5MW，亚洲出货量303MW。 2. 燃料电池乘用车市场现状 目前燃料电池乘用车的市场主要以美国、日本和欧洲为主，具体包括美国、日本、挪威、荷兰、法国、德国、英国、瑞典、比利时、瑞士、奥地利、丹麦、意大利、韩国、爱尔兰和芬兰。 全球从2013 年开始有燃料电池乘用车的销量，2013 年—2017 年11 月份全球燃料电池的销量分别为33 辆、159 辆、711 辆、2312 辆和2966 辆。 3. 加氢站市场现状 据OFweek 统计，全球加氢站的60％由美国空气产品公司、法国液化空气公司和林德集团建设。空气产品公司是国际氢能委员会指导级别成员，将所开发的加氢站技术提供给欧洲、中国、日本和美国。液化空气集团参与建设及投资运营的加氢分布在欧洲、美国、日本和阿联酋等地，具有丰富的加注站设备数据及相关技术。 林德拥有成熟的加氢机技术，提供的产品按压缩技术的不同，可以分为低温抽气泵、离子压缩机和活塞式压缩机加氢机，共有8种型号。加氢效率最高的是采用离子压缩机的
氢能的开发与利用 摘要伴随21世纪的到来，世界各国都面临着亟待解决的能源问题。氢能是高效清洁环保型新能源，当前在世界范围内氢能源研究开发十分活跃，在我国发展氢能源具有重要的战略意义。文章总结了氢能源的生产现状和未来的发展趋势，详述了氢能源制备和存储所面临的问题，提出了关于氢能源未来发展趋势的一些见解。 关键词氢能源生物制氢储氢材料 Abstract Along with the coming of the 21st century，every country of the world encountered with the problem ofenergy requirement．Hydrogen is a best kind of new green energy with high calorific value．Its development has very important denotation of strategy in our country．Essay summarizes the status of research hydrogen energy and write up two questions we facing during the produce and storage of hydrogen energy.At last show some views about developing of hydrogen energy. Keywords hydrogen energy hydrogen produced using living things hydrogen storage materials 1. 引言 面对当前石油危机，世界各国都高度重视，都在千方百计地寻找对策，有的不断地加大石油天然气开发；有的大力发展太阳能和风能；有的不断加大对绿色再生资源的开发利用；有的不惜耗费巨资进行煤变油，以应对石油短缺和恐慌。即使如此，从目前情况来看，解决石油危机没有也不可能有较大起色和效果，更谈不上从根本上遏制石油危机对各国发展造成的严重危害。因此，当前大力发展氢能源就是突破石油魔咒，实现新能源战略拐点的最好选择。因为石油天然气存量有限，风能和太阳能受气候影响，绿色再生资源受土地和时间的限制，煤变油受资源技术和生产成本的限制，它们都是半天候的资源。而只有氢能源才是全天候的资源。地球上的水可谓是取之不尽、用之不竭，用水制作氢能源有着无可比拟的巨大优势和无限广阔的前景。 2. 研究概况
第三章区域自然资源综合开发利用 3.1 能源资源的开发 ——以我国山西省为例 教学目标： 1.知识与技能 （1）能从资源状况、市场和交通条件三方面记忆和理解山西省煤炭资源开发的优越条件； （2）能理解我国为何要加强山西省能源基地的建设； （3）能了解能源的开发和综合利用对环境的影响，理解保护环境所采取的措施。 2.过程与方法 学生在教师演示引导下,通过读图、比较、推理、讨论辩论等学习活动,去学习知识达成目标。 3.情感态度与价值观 培养科学研究的方法与态度,辩证地看问题的思想方法，特别要理性地看待山西省能源大省的地位。 教学重点： 1.理解山西煤炭资源的优越性和能源基地建设的重要性； 2.理解山西能源综合利用的必要性和环境保护的迫切性。 教学难点： 山西能源基地建设、能源的开发和综合利用对环境的影响、保护环境所采取的措施。 教学分析： 1.本节教材主要是通过案例分析，来探讨能源和矿产资源的开发与可持续发展的关系，煤炭在我国乃至世界的能源结构中都占重要地位，而煤炭又是非可再生资源，能源开发和资源保护是一对矛盾，山西能源基地建设既面临机遇，又充满了挑战；
2.在以往的初中地理教学中，主要关注于煤在使用过程中（如燃烧煤发电、取暖、做饭）对环境造成的污染，本节内容更多的涉及到开采过程，所以对生态环境的保护和重建更显得重要。 课 型：新授 教 具：多媒体课件 教学过程： 【自主学习】 阅读教材前两部分的内容，完成《非常学案》新知导学相关试题。 【课堂互动】 ［知识点1］几个重要概念辨析 〖问题探究〗能源和矿产有何区别和联系？它们和自然资源关系又如何？ ［知识点2］能源的分类 〖问题探究〗能源是如何分类的？ 分类标准 类 型 概 念 举 例 转换过程 可直接被人类利用的能源 经过人类一次开发而转换成的能源 使用状况 长期以来被人们所利用，利用技术成熟的能源 现在才被人类利用或改变了原来的利用方式的能源 性质 人类开发利用后,在现阶段不可能再生的能源 泛指多种取之不竭的能源,严格来说,是人类历史时期内都不会耗尽的能源 ［知识点3］山西省煤炭资源开发条件 〖问题探究〗 集体备课教学设计 二次备课
氢能发展现状与前景展望 未来10-20年将迎来快速发展重大机遇期近期，氢能作为推动全球能源转型的一种可行技术路线，逐渐成为世界能源领域的热点话题，从欧美政府到国际能源署等重要国际组织，都对氢能经济寄予厚望。我国也在今年国民经济和社会发展计划的主要任务中，首次提出要制定国家氢能产业发展战略规划。 全球氢能产业处于快速发展前期，预计随着技术研发和产业资本的持续投入，未来10~20年全球氢能产业将迎来快速发展的重大机遇期。 氢能发展潜力再获国际关注 20世纪70年代以来，受石油价格冲击，各国开始关注氢能研发与应用。21世纪初以来，受全球气候变化和环境问题影响，节能减排和能源清洁化步伐加快，氢能在能源转型中的潜力再次获得人们关注。氢能是理想的清洁二次能源，用可再生能源制氢，用储氢材料储氢，用氢燃料电池发电，将构成“净零排放”可持续利用的氢能系统，成为可再生能源之外实现“深度脱碳”的重要路径。 氢能发展潜力越来越被国际认可，欧美日韩等地区和国家积极制定支持氢能投资政策。截至目前，占世界GDP70%的18个国家制定了氢能发展战略，全球直接支持氢能源部署的政策总计约50项。美国自2010年以来，每年对氢能和燃料电池的资助达1亿~2.8亿美元。欧洲燃料电池和氢能联合组织于2019年2月发布《欧洲氢能路线图：欧洲能源转型的可持续发展路径》研究报告，提出了欧盟面向2030年、2050年的氢能发展路线图；欧盟委员会于2020年3月10日宣布成立“清洁氢能联盟”；日本将“氢能社会”纳入国家发展战略，2014年以来先后制定《第四次能源基本计划》《氢能基本战略》《第五次能源基本计划》《氢能与燃料电池路线图》，计划到2025年，燃料电池汽车数量达到20万辆，到2030年达到80万辆，燃料补给网络包括900个加氢站，是目前的9倍左右。 欧美日韩等地区和国家在积极推动氢能发展的同时，相互之间的合作意愿强烈，在2019年G20（大阪）峰会召开期间，美日欧三方签署《关于未来氢能和燃料电池技术合作的联合声明》，致力于未来氢能及燃料电池技术全面合作，引导能源体系向氢能过渡。近日，加拿大正在制定国家氢能战略，以加速推进能源产业清洁转型；而德国则联合法国、荷兰、奥地利、比利时与卢森堡等国，呼吁
中国氢能源现状分析 1. 燃料电池市场分析 在中东部沿海经济、技术实力较强的珠三角、长三角和北京等地区，聚集我国燃料电池发展的主要企业。并且近两年燃料电池投资热度升温，据清华大学核能与新能源技术研究院教授、国际氢能协会副主席、中国首个国家973 氢能项目首席科学家毛宗强统计，仅2017 年氢燃料电池投资项目就达1000 多亿。 2016 年以来随着国内燃料电池汽车市场的增长以及国家政策的扶持，国内燃料电池产业投资规模呈明显增长态势，到2017 年底我国燃料电池行业整体产能在60MW 以上，2017 年我国燃料电池出货量达到44.7MW。2017 年我国燃料电池出货量占全球的6.67%。
2. 燃料电池乘用车市场分析 与国外丰田、现代等燃料电池生产企业发展路线不同，中国氢燃料电池汽车企业主要分布在商用车领域，氢燃料电池商用车已实现量产。氢燃料电池乘用车还处于示范运行阶段，其中上汽集团对燃料电池乘用车投入力度最大，已累计实现81辆示范运行。 自2017 年起，一共有195 辆车辆进入《新能源车推广目录》，其中客车占143 款，运输车（物流车）43 款，冷藏车+保温车共计占7 款。客车领域竞争较为激烈，北汽福田、佛山飞驰、金龙客车、上海申龙、宇通客车、中通客车均推出超过15 款的客车；运输车、冷藏车、保温车领域，东风汽车、中通客车两家公司推出超过10 款的运输车。
3. 加氢站市场分析 目前我国已形成了一批从加氢站设计到运营的企业，从下表中可以看出这些企业也是主要集中在北上广地区。目前我国制氢、储氢、加氢等环节的关键核心元器件，还不能“国产化”，完全依靠进口，没有议价权，成本难降。 据中国储能网，我国加氢站终端气体售价中氢气的原材料成本占到50%，生产及运输成本占到20%。氢气制备及储运具有规模效应，据ICCT 预计，随着燃料电池车的普及，单位氢气的制造及储运成本均会下降，当保有100 万辆燃料电池车的时候，氢气的零售价格为6 美元/公斤，但当燃料电池车的保有量上升至500 万辆的时候，氢气的零售价格会降至4 美元/公斤。因此，随着燃料电池车的普及，加氢站基本不需要做大的技术改进即可被动降低采购成本。
氢能源的开发利用情景展望 数理与信息工程学院物理091班陈孝章09180120 【摘要】随着化石燃料等不可再生资源的日益紧缺和环境污染日益加重，人们迫切需要寻找替代能源。氢能作为可持续、清洁的能源而被广泛研究，是未来人类的理想能源之一，对整个世界经济的可持续发展具有重要的战略意义。氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，人类对氢能应用自200年前就产生了兴趣，到20世纪70年代以来，世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能研究。本文主要介绍氢能源的特点，开发利用的情景展望和中国氢能源行业的发展分析。 【关键词】氢能源环境开发利用行业无污染 【正文】 一．氢能源的特点 无污染热值高可循环 氢能源汽车当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。随着石化燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。 氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点： 1）除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。 2）燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 3）无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁滁生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐蚀性，对设备无损。 4）利用形式多。既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。 5）可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。 6）可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减小。
新能源的开发和利用 教学目的 1.使学生了解开发利用新能源的必要性与可行性以及几种新能源的性能。 2.通过对常规能源与新能源的分类和比较，提高学生分析问题的能力。 3.在学习新能源知识的基础上，培养同学初步建立要珍惜能源资源，努力开发新能源的思想，激励他们树立自觉学习科学技术的决心。 课型讲授新课。 教学方法讲述与问答相结合的方法。 教学重点和难点重点是新能源开发利用的必要性与可行性，难点是新能源的特点。 教学用具自制投影片（或画片）：①火电站与核电站一日燃料运量的比较；②太阳灶；③荷兰风车；④风力发电装置；⑤沼气池。 教学提纲 第五节新能源的开发利用 一、人类为什么要寻找新能源 1.能源及分类 2.人类为什么要开发新能源 二、主要新能源介绍 1.核能
2.太阳能 3.风能 4.生物能 教学过程 引入新课你知道我国建设和建成的两个核电站在哪里吗？（浙江杭州湾附近的秦山核电站和广东大亚湾核电站）。 核能是人类新近利用的一种新能源，我国正在积极研究核能。人类为什么要寻找和研究这些新能源呢？今天我们就来探讨新能源的开发利用。 第五节新能源的开发利用（板书） 一、人类为什么要寻找新能源（板书） [提问] 请问，能源在生产生活中的主要用途是什么？（提供热能和动力。） [提问] 你知道我国目前广泛使用的能源有哪些吗？（煤、石油、天然气、木材、水能等。） [教师总结] 像煤、石油、天然气等矿产燃料以及水能资源，是目前人类广泛应用的能源，在技术上也比较成熟，我们称之为常规能源。 [提问] 除这些常规能源外，你能说出哪些目前人类正在积极研制或很有利用前途的其他能源？（核能、太阳能、潮汐、地热、生物能等。） [教师总结] 像刚才同学所列举的这些刚开始利用或正在积极研究、有待推广的能源，我们称之为新能源。 所以，我们可以把能源分成两类： 1.能源及分类（板书）
第十四章能源的开发和利用 第一节原子核的组成 (一)教学目的 1.常识性了解射线的应用，强射线对人体的危害及防护。 2.常识性了解原子核的组成。 3.进行物理学研究方法的启蒙教育。 (二)教具 录像机，监视器，原子弹和氢弹爆炸的录像剪辑。(若没有上述器材可用原子弹、氢弹爆炸的挂图代替) (三)教学过程 1.引入新课 教师：为了打破核垄断，抵制核讹诈，我国科技工作者自力更生、发奋图强，从1961年起自己进行核武器的研制，在党中央的亲切关怀下，全国一盘棋，用了短短4年时间就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹。 播放录像：我国第一颗原子弹爆炸的实况。 教师：这是我国第一颗原子弹试爆的实况，其威力超过了第二次世界大战期间美国在日本广岛上空爆炸的原子弹。紧接着于1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹，完成了其他国家要十几年或几十年才能做完的工作。 播放录像：我国第一颗氢弹试爆实况。 这是我国试爆第一颗氢弹的情况，与原子弹相比，氢弹所用的燃料更少，而威力则比原子弹大很多。 (若没有录像设备，就出示挂图，指着原子弹爆炸后形成的蘑菇云问学生：你们知道这是什么吗？然后教师再介绍上述情况) 原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢？因为它们都利用了核能。我们知道化学能是在原子发生变化时放出的能量，而核能是在原子核发生变化时放出的能量。为了了解核能，先要知道原子核的组成情况。
2.进行新课 板书课题：〈第二节原子核的组成〉 (1)电子的发现和放射性现象的发现 教师：我们已经学过，物质是由分子、原子构成的，原子已经是很小很小的微粒了，其直径只有10-10米，所以在十九世纪以前，人们一直认为原子是不可再分的中性粒子。1897年英国物理学家汤姆生在研究阴极射线时发现了电子，而电子比原子小得多，因而人们才认识到原子内部还有结构。 板书：〈电子的发现把人们带入了原子内部的世界〉 在同一时期人们还发现了天然放射现象，对放射性现象的进一步研究，人们认识到原子核内部还有结构，原子核由比它更小的粒子组成。可见人类对客观世界的认识是没有止尽的。我们先来学习放射性现象。 板书：〈放射性现象的发现把人们带入了原子核内部的世界〉 (2)放射性现象 ①什么是放射性现象？ 教师边写边说：像铀(U)、钋(Po)、镭(Rα)等元素能自发地放出一些人眼看不见的、能穿透黑纸使照相底片感光的射线，这种现象叫放射性现象。这些元素叫放射性元素。 ②射线究竟是什么？ 教师：在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，还有些什么性质？比如：这些射线带不带电呢？为了了解它们的性质，还得通过实验。 教师：我们做什么样的实验，才能判断它们带不带电呢？(放射性现象中放出的射线若是带电的，射线在磁场中将像通电导体那样发生偏转，由偏转的方向和磁体的N、S极位置还可判断射线带的是什么电。) 教师：我们利用已经掌握的知识可以去探索还不知道的现象和规律，最基本的研究方法是通过实验。把放射性元素装在一个壁很厚的铅盒里(射线穿不透)，在盒壁上有一个小孔，放射线可由此孔射出，然后把它们放到两个很强的磁极之间，再用照相底片把射线的轨道记录下来。从照相底片上看到，放射线分成了三束，其中两束向相反方向偏转，说明这两束射线带异种电荷；中间一束偏转，说明它不带电，是中性的。 这三种射线有哪些性质呢？它们的实质是什么呢？
精心整理 新能源的开发与利用 【前言】：能源是人类社会生存和发展的必需品，高速发展的经济使得能源危机和环境污染已经成为21世纪国际关键词。如何缓解经济发展与能源及环境之间的矛盾，新能源给我们提供了一种新的选择，它将成为破解中国乃至世界难题的利剑，引领世界跨入强劲增长的新能源经济时代。 【关键词】：能源开发利用技术进步 一、开发利用新能源的意义 还是1 2 境、走经济社会可持续发展之路的重大措施。 3、新能源和可再生能源是世界不发达国家的20多亿无电人口和特殊用途解决供电问题的现实能源 有些领域，如海上航标、高山气象站、地震测报台、森林火警监视站、光缆通信中继站、微波通信中继站、边防哨所、输油输气管道阴极保护站等，在无常规电源等特殊条件下，其供电电源由新能源和可再生能源提供，不消耗燃料，无人值守，最为先进、安全、可靠和经济。 二、我国新能源研究开发活动的现状 1．新能源领域的研究开发(R&D)投入不断增加，但份额较低。
2001—2006年，财政科技预算中可再生能源的R&D支出从0．53亿元增加到3．25亿元2。“十五”期间，科技攻关计划、863计划、973计划和产业化计划等国家科技计划，共安排lo多亿元资金，支持太阳能光伏发电、并嘲发电、太阳能热水器、氢能和燃料电池等领域先进技术的研发和产业化。但总体来看，我国的新能源技术发展水平与发达国家有较大的差距，资金投入力度甚至还不如一些发展中国家3。如，为了开发纤维乙醇技术，2007—2008年，美国政府财政预算拨款2．7亿美元。目前，我国能源行业R&D支出中，传统能源占大头。根据2004-年的经济普查结果4，石油天然气行业的R&D占全部能源行业的41％，煤炭行业占35．4％，电力行业占22．8％，热力和燃气占0．5鬈，其他占0 2 2004 源发电(．58％、0．54R&D 3 中央政 85．84 4 2003—2007年，我国在三大检索系统中发表的有关氢燃料电池的论文占世界同类论文的8．7％，而专利数量仅占世界的2．2菇。同期，我国太阳能晶体硅领域的三大检索系统论文数量占世界的11．08％，发明专利的数量仅占世界的0．88％6。与国际上主要新能源利用国家相比，我国的新能源技术的基础研究大都居中等以上，大学和科研院所的实验室研究与国际水平接进，应用开发水平较不高，研究成果转化滞后。中间试验薄弱，有些新设备没有经过严格的工程验证就大规模投入使用。 5．根据发展规模调整R&D支出结构。