氢气的储存电能比电池储存成本更低,而且电池储存电能仅仅短期有效而且电能流失较多,能量密度较小,成本较高,所以电解水将成为未来一种新的储存

氢气的储存电能比电池储存成本更低,而且电池储存电能仅仅短期有效而且电能流失较多,能量密度较小,成本较高,所以电解水将成为未来一种新的储存能量方式。

这项技术已经开始在家用热电联产系统中应用,也就是利用氢气和氧气之间的放热反应不仅可以供暖还可以供电。目前日本小型家用设备已经出现了固体高分子燃料电池PEFC和固体氧化物燃料电池SOFC两种类型。这个项目中松下和东京燃气以及东芝和京瓷公司都已经开始投入,目前主要的工作集中在降低PEFC和SOFC的成本。

电解水技术的未来关系到可再生能源,如果能找到有效的催化剂以及更好的反应方式,可再生能源制氢的前景将十分乐观。

生物制氢

目前生物制氢尚在初步阶段,也不成熟,主要依靠农作物、木材等碳水化合物材料。我国在生物制氢上也取得了很大的进步,但焦点主要集中在产氢酶上。

目前的研究大多集中在纯细菌和细胞固定化技术,如产氢菌种的筛选及包埋剂的选择等。在上述生物制氢方法中,发酵细菌的产氢速率最高,而且对条件要求最低,具有直接应用前景;而光合细菌产氢的速率比藻类快,能量利用率比发酵细菌高,且能将产氢与光能利用、有机物的去除有机地耦合在一起,因而相关研究也最多,也是具有潜在应用前景的一种方法。非光合生物可降解大分子物质产氢,光合细菌可利用多种低分子有机物光合产氢,而蓝细菌和绿藻可光裂解水产氢,依据生态学规律将之有机结合的共产氢技术已引起人们的研究兴趣。

混合培养技术和新生物技术的应用,将使生物制氢技术更具有开发潜力。

太阳能

太阳能制氢主要取决于光,而对光的应用在主要在光、热、电等几个方面。在光参与的绝大多数制氢途径中均有水的参与,还是依循水的电解和分解过程。

太阳热分解水可以直接将水热分解,只是需要采用比较大型的集光设备,通过水在3000K(热力学温度,约为2727℃)下的不稳定性将水分解成氢气和氧气,分解效率较高,但集光设备费用高昂。当然,现在可以在水中加入催化剂,使水在1000K(约为727℃)左右就可以完成分解。

也可以先利用太阳能发电,再电解水制氢。这个方法存在一个变种,即先进行光化学反应,再进行热化学反应,最后再进行电化学反应即可在较低温度下获得氢和氧。这种方法为大规模利用太阳能制氢提供了实现的基础,其关键是寻求光解效率高、性能稳定、价格低廉的光敏催化剂。

此外太阳能制氢还有光电化学反应制氢,其主要依据特殊的化学电池,另外还有模拟植物光合作用分解水制氢,该技术尚处在起步阶段。最后一种则是光合微生物制氢,利用江河湖海中的某些藻类制氢。

除了利用太阳能和核能制氢外,从生物质中制氢也正在大力研究之中。目前采用的方法是,利用生物质和有机废料中的碳素材料与溴及水在250℃下作用,形成氢溴酸和二氧化碳溶液,然后再将氢溴酸水溶液电解成氢及溴,溴再循环使用。

小结:

当然除去上面提到的几种制氢方法还有其余的方式,比如氨制氢等。可以说,在整个制氢技术中,越远离低碳的制氢方式,将越来越受到青睐,而在前期氢能源的普及过程中,还是会大量使用并依赖石化燃料制氢的方式。

[责任编辑:中国电池网]

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