1.Что такое водородная энергия?
Водород, первый элемент в периодической таблице, имеет наименьшее количество протонов — всего один. Атом водорода также является самым маленьким и лёгким из всех атомов. На Земле водород встречается преимущественно в связанном состоянии, наиболее распространённым из которых является вода, самое распространённое вещество во Вселенной.
Водород обладает очень высокой теплотворной способностью. Сравните количество тепла, выделяемого при сжигании одинаковой массы природного газа, бензина и водорода:
При тех же условиях,
Согласно измерениям, при сжигании 1 грамма природного газа выделяется около 55,81 килоджоулей тепла;
При сгорании 1 грамма бензина выделяется около 48,4 килоджоулей тепла;
При сгорании 1 грамма водорода выделяется около 142,9 килоджоулей тепла.
При сгорании водорода выделяется в 2,56 раза больше тепла, чем при сжигании природного газа, и в 2,95 раза больше тепла, чем при сжигании бензина. Из этих данных нетрудно понять, что водород обладает основными свойствами идеального топлива – высокой теплотворной способностью!
Водородная энергия в основном относится к вторичной энергии, ключевой вопрос заключается в том, насколько ее логика, технология и экономика соответствуют значимости и ценности экологического баланса, охраны окружающей среды и борьбы с изменением климата. Вторичная энергия представляет собой промежуточное звено между первичной энергией и потребителями энергии и может быть разделена на две категории: «источники энергии для технологических процессов» и «энергия, содержащаяся в энергетическом балансе». Несомненно, электрическая энергия является наиболее широко используемым «источником энергии для технологических процессов», в то время как бензин, дизельное топливо и керосин являются наиболее широко используемыми «энергетическими источниками энергии».
С логической точки зрения, поскольку «источники энергии для технологических процессов» трудно хранить в больших количествах напрямую, современные транспортные средства с высокой мобильностью, такие как автомобили, корабли и самолеты, не могут использовать большое количество электроэнергии, вырабатываемой электростанциями. Вместо этого они могут использовать только большое количество «энергосодержащих веществ», таких как бензин, дизельное топливо, авиационный керосин и сжиженный природный газ.
Однако традиции недолговечны, и они не всегда логичны. С появлением и развитием электромобилей и гибридных электромобилей «источник энергии, обеспечивающий технологический процесс» может также заменить «энергосодержащую энергию». Согласно логике, при непрерывном потреблении ископаемого топлива ресурсы в конечном итоге будут исчерпаны, и неизбежно появятся новые «энергосодержащие источники энергии», среди которых водородная энергия является основным представителем.
Водород широко распространен в природе, составляя, по оценкам, 75 процентов массы Вселенной. Он широко присутствует в воздухе, воде, ископаемом топливе и всех видах углеводов.
Водород обладает хорошими характеристиками сгорания, высокой температурой воспламенения, широким диапазоном горючести и высокой скоростью сгорания. С точки зрения теплотворной способности и процесса сгорания, водород, безусловно, является высококачественным и эффективным источником энергии. Кроме того, сам водород нетоксичен. Помимо образования воды и небольшого количества нитрида водорода после сгорания, он не производит вредных загрязняющих веществ для экологии и окружающей среды, а также не выделяет углекислого газа. Поэтому водородная энергия относится к чистым источникам энергии, что имеет большое значение для охраны окружающей среды и сокращения выбросов углекислого газа.
2. Роль водородной энергетики
Водородная энергетика представляет собой огромную промышленную цепочку, охватывающую подготовку водорода, хранение, транспортировку и заправку водородом, топливные элементы и конечное применение.
В энергетике водородная энергия может использоваться для производства экологически чистой электроэнергии, что позволяет сбалансировать спрос на электроэнергию и решить проблему дефицита электроэнергии в часы пик.
В системах отопления водородную энергию можно смешивать с природным газом, который является одним из немногих низкоуглеродных источников энергии, способных конкурировать с природным газом в будущем.
В авиационном секторе, который ежегодно выбрасывает в атмосферу более 900 миллионов тонн углекислого газа, водородная энергетика является основным способом развития низкоуглеродной авиации.
В военной сфере водородные топливные элементы могут использоваться, поскольку обладают такими преимуществами, как бесшумность, способность вырабатывать непрерывный ток, высокая степень преобразования энергии и являются важным условием малозаметности подводных лодок.
Водородные автомобили обладают хорошими характеристиками сгорания, быстрым воспламенением, высокой теплотворной способностью, обильными запасами и другими преимуществами. Водородная энергия имеет широкий спектр источников и применений, что позволяет эффективно сократить долю ископаемого топлива.
Повышение уровня экологически чистого развития и развитие водородной энергетики являются важным фактором построения «многоэнергетической взаимодополняющей» системы энергоснабжения и основной движущей силой энергетической трансформации и модернизации.
Дата публикации: 19 апреля 2023 г.