华中科技大学核能课程论文

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1、电气学科大类2012级《核能与核电原理》课程论文（氢能发展概况）班级A班姓名学号U201211000时间2015.11.6审阅人论文成绩氢能发展概况能源是人类社会发展、生产技术进步的推动力，是人类生存与文明的基础。世界各个发达国家的经验表明，经济发展取决于能源的开发和利用，人均能源消耗已成为衡量一个国家生产水平的重要标志。经济越发达，对能源的需求量也越大；机械化、口动化水平越高，对能源的依赖性也越重要。因此，能源的发展与其他生产力的发展是成正比的，这一点乂称为“能源超前规律”。从长远的眼光看，煤、石油、天然

2、气、水力等资源正在逐渐减少。氢能正是一种在常规能源危机的出现、环境污染问题严重以及在开发新的能源的同时人们期待的新的清洁能源。不同于普通民众对核能的恐怖情绪，中国文化中自古有“上善若水”的说法，对于从水中获取氢能普通民众几乎没有抗拒情绪，便于推广。一、氢能源简介氢，位于元素周期表Z首，原了序数为1,是口然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%,除空气屮含有氢气外，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冇化右燃料放出

3、的热量述大9000倍。作为一种理想的新的合能体能源，它具有以卜•特点：重量最轻：标准状态下，密度为0.0899g/l,-252.7°C时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金屈氢。导热性最好：比大多数气体的导热系数高出10倍。普遍元色：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屮，而水是地球上最广泛的物质。冋收利用：利用氢能源的汽车排出的废物只是水，所以可以再次分解氢，再次回收利用。理想的发热值：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

4、高的,为142,351kJ/kg,是汽油发热值的3倍。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，燃烧速度快无毒：与其他燃料相比氢燃烧吋最清洁，除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冇害的污染物质,少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，月.燃烧生成的水述可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐蚀性，对设备无损。利用形式多：既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机屮产生机械功，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。多种形态：

5、以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及齐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，安全性相对提咼，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。减少温室效应：氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应二、氢能制造储备技术发展概况氢气制造的方法有很多，电解水制氢、水煤气法制氢、由石油热裂的合成气和天然气制氢以及一些新型制氢方法，如用

6、氧化亚铜做催化剂从水中制氢气、用新型的鋁的化合物从水屮制氢气、用光催化剂反应和超声波照射把水完全分解的方法、陶瓷跟水反应制取氢气、甲烷制氢气、有机废水发酵法生物制氢气等等。英国科学和技术设施委员会(STFC)的一个研究团队最新研究新方法将氨分解为氢并不使用催化剂，而是由两个同吋进行的化学过程完成，最终得到的氢气与使用催化剂一样多，但成木降低很多。然而，目前大规模的廉价的制氢技术以及安全可靠的贮氢和输氢方法仍然是限制氢能源发展的瓶颈。目前氢气储存方法主要冇4种：压缩储氢；液化储氢;金屈氢化物储氢；碳质吸附储氢

7、。目前大量研究的是物理吸附的方法。加压压缩储氢是最常见的一种储氢技术，通常采用体积大、质量重的钢瓶作为容器，由于氢密度小，故其储氢效率很低，加压到15MPa时，质量储氢密度W3%。对于移动用途而言，加人氮压來提高携氮量将冇可能导致氮分子从容器壁逸出或产生氢脆现象。为解决上述问题，加压压缩储氢技术近年来的研究进展主要体现在改进容器材料和研究吸氢物质这两个方面。对容器材料的改进，目标是使容器耐压更高，自身质量更轻，以及减少氢分子透过容器壁，避免产生氢脆现象等。过去十多年來，在储氢容器研究方面已取得了重耍进展，储

8、氢压力及储氢效率不断得到提高，目前容器耐压与质量储氢密度分别可达70MPa和厂8%。所采用的储氢容器通常以锻压铝合金为内胆，外面包覆浸有树脂的碳纤维。这类容器具有口身质量轻、抗压强度高及不产牛氢脆等优点。液化储氢技术是将纯氢冷却到20K,使Z液化后装到“低温储罐”中储存。为了避免或减少蒸发损失，储罐做成真空绝热的双层壁不锈钢容器，两层壁Z间除保持真空外还放置薄铝箔以防止辐射。该技术具冇储氢密度高的优点，对于移动用