氢能发电的应用前景探究.docx

氢能发电的应用前景探究摘要：人类的发展离不开能源，电力是现代社会应用最多最不可或缺的能源。氢能发电是近年来非常热门也是各国科学家正在致力研究的一项技术，氢能具有环保清洁、可再生、可以存储运输等特点，对我国乃至世界的可持续发展都具有非常重要的意义。本文主要探究氢能发电的应用前景，分别从技术可行性、应用现状和成本分析等几个方面来进行阐述。关键词：氢能；发电；应用前景一、氢能发电的技术可行性要将氢能转化为电能，目前有两种方法，一种是利用氢能发电机，另一种是PEMFC燃料电池，两种方式在技术和特点优势上各有不同，但都能够完成氢能到电能的转化。（一）利用氢能发电机进行氢能发电氢能发电机和普通的发电设备相比，首先是环保，几乎没有有害物体的排放，而且在运行过程中无噪音，可移动。尽管氢能发电机在原理上和传统内燃机大致相同，都要经过吸气、压缩、爆炸、排气这些过程，从而带动电机输出电流，但是氢能发电的过程需要制氢装置和氢能发电机协同作用，当用电量比较小的时候，制氢装置就通过电解水来制氢气，储存氢能，当用电高峰期来临的时候再用氢能发电机发电，然后送入电力传输网，这样同时达到了节能环保的效果。（二）利用PEMFC燃料电池进行氢能发电PEMFC技术是目前世界上最成熟的一种能将氢气与空气中的氧气化合成洁净水并释放出电能的技术，PEMFC燃料电池在外型上和普通电池基本相似，其原理的实质就是电解水的逆反应，即氢气和氧气发生化学反应生成水并释放电能。其工作原理如下图所示，在催化剂的催化作用下，阳极的氢气分解成质子和电子，然后通过质子交换膜达到阴极，和氧气结合生成水，并产生电能；在阴极，氧气经过压缩装置进入，在催化剂的作用下和电子、氢离子结合成水。PEMFC燃料电池结构及工作原理图PEMFC燃料电池将化学能转化为电能，转化率理论上可以达到80%，能源的利用效率可以说非常高，而且具有启动速度快、使用寿命长等特点，目前在汽车燃料的试验上也取得了成功。二、氢能发电的应用现状分析氢能是一种既环保，又具有高能利用率的绿色能源，能有效缓解全球能源短缺的状况，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，许多国家和地区都广泛开展了氢能发电研究。（一）氢能发电已经在全球多个国家得到应用氢能发电机已被应用到生活的各个领域，酒店、商场、家庭等场所都可以使用。2022年世界首座氢能发电站在意大利建成投产，年发电量达6000万千瓦小时，一年可减少相当于6万吨的二氧化碳排放量。现在，日本建有万千瓦级燃料电池发电站，美国有30多家厂商在开发燃料电池，德、英、法、荷、丹、意和奥地利等国也有20多家公司投入了燃料电池的研究。2022年1月，日本建成的世界首个氢能市政供电设施开始试运行，产生的电力和热能主要供应周边的市民医院、体育中心等。（二）我国政府也将氢能源的利用列为重点关注的科研项目国家在氢能源转化为其他能源的科学研究方面投入了不少的资金和人力，并在相关高等院校、科研机构和电力企业建立了一支氢能研究与应用队伍。我国PEMFC燃料电池示范电站有多重形式，可以是固定的，也可以是移动的，还有备用峰值电站、备用电源、热电联供系统等各种发电设备。其中华南理工大学的质子交换膜燃料电池示范电站，能源利用功率达到90%，完全可以满足华工国际学术中心的正常用电量。中国首台静默移动发电站MFC30——“乔歌里1号”的问世，更是在能源、汽车、国防工业领域具有里程碑式的意义。预计在不久的将来，氢能发电便会惠及我国生产生活的方方面面。三、氫能转化为电能的成本分析相对于我国目前普遍使用的风力发电、太阳能发电和火力发电来说，氢能发电的成本相对较高，与目前发电成本最高的太阳能光伏发电相比还高了11.5元/度，这对于普通家庭来说是比较难接受的，而且氢能发电站的建设成本比普通发电站要贵很多，配套设施也不完善，导致氢能发电的普及度还不是很高。好在固定式燃料电池的价格已经有了明显下降的趋势，而且随着氢能技术的不断提升，再加上政府的支持与宣传，氢能转化为电能的成本会慢慢降低。其他国家如日本政府制定的“氢能基本战略”也在2030年左右将氢能发电投入商用，并使发电成本降低到与液化天然气火力发电相同的水平。到时候，氢能发电市场将会逐渐扩大，也一定会被更多的家庭接受。四、结语氢能无可置疑是一种既环保利用率又高的能源，而电能是我们现代社会最不可缺少的东西。科学家用科学技术可以将氢能转化为电能，不管是小型的电站还是大型的发电厂，都能给我们的生活带来便利，又不会有二氧化碳排放量过大而影响环境的问题。对于目前氢能发电成本较大，普及率不高的问题，会随着科学技术的发展有重大的突破，氢能发电成本必然会大大降低，能源转化效率必然会不断提高。同时国家也大力支持和发展氢能技术，投入了大量的人力、财力、物力，为氢能技术的发展保驾护航。可见氢能发电的前景是非常好的，在进