氢能在工业中如何应用

A. 氢能有什么作用

氢是一种可燃烧的理想新能源，是世界上仅次于氧的最丰富的元素。它以化合物的形式储于水与化石燃料等物质中，可以通过热解、电解、热化学、光解等方法制取氢。每公斤液氢燃烧的发热值为14.2万焦耳，相当于汽油发热值的24倍，并和空气中的氧化合产生蒸汽，凝结成水及少量氧化氮，不会污染环境，是可以再生和再循环的洁净能源。

氢储存方法有高压气态储存、低温液氢储存、化学储存及金属氢化物储存四种，其中金属氢化物储存系统最有发展前景。

目前，国外对氢能的科技开发研究十分重视，美国、俄国、德国、日本及沙特阿拉伯等国都积极开展氢能研究。随着制氢和储氢技术的成熟，经济可行氢能将应用于航空、航天、火箭、机车、汽车、冶炼、化工、发电等领域。

欧洲将利用核能发展氢能技术：加拿大利用丰富水资源电解水制氢；美国已开始利用太阳能制氢，预计到2020年可规划建成供30万辆燃料电池汽车，使用城市供氢系统。同时在利用核能发展氢能研究上也有新的突破。

日本把氢能利用和国际洁净能源利用技术列为“新日光计划”的主要发展内容。

从世界能源发展的趋势看，预计新世纪制氢技术将和清洁煤转化、核能发电、太阳能发电、风能、水能发电及燃料电池发电形成系统。随着新世纪的来临，氢能的开发与应用可望得到飞速的发展，最终代替燃油在航空和汽车上得到应用。

B. 氢能如今发展的态势如何，氢能的发展方向都有哪些

随着世界范围内对绿色经济发展重视程度的提升，氢能源的需求和应用领域不断扩展。氢能源产业下游应用场景主要可以分为：工业领域、交通运输领域、建筑领域、电力领域四个领域。

目前，我国主要氢能源主要的应用领域为工业领域。根据中国氢能联盟数据显示，到2060年，工业领域用氢依旧占氢能源应用主导地位。

工业领域为我国主要氢能源应用领域

氢能源是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的。氢能源作为一种高效、清洁、可持续的能源已得到世界各国的普遍关注，被誉为21世纪的新能源。随着世界范围内对绿色经济发展重视程度的提升，氢能源的需求和应用领域不断扩展。

氢能源产业下游应用场景主要可以分为：工业领域、交通运输领域、建筑领域、电力领域四个领域。涉及到除了传统石化工业应用如合成氨、石油与煤炭深加工外，还包括燃料电池汽车、建筑、发电等方面的应用。

—— 更多行业相关数据请参考前瞻产业研究院《中国氢能源行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》

C. 不只于氢能汽车，盘点2019年国内外氢能应用最新突破

自2015年丰田推出氢燃料电池汽车Mirai后，氢能再一次进入公众视野。在氢能的应用方面，根据普氏能源（PlattsAnalytics）数据，2019年的氢气用途主要用于精炼（3850万吨）与制氨（3330万吨），还有475万吨用于其他用途，市场总需求共约7600万吨。

除开传统的精炼与制氨用途，目前无论国际还是国内，均以氢燃料电池为主要的表现形式，其中又以氢燃料电池汽车为落地应用，因此造成了“提氢能必提氢燃料电池汽车”的现象。国内各地发展氢能产业，也基本以氢燃料电池汽车作为载体，示范应用几乎全部都是氢燃料电池汽车。

氢能的应用十分广泛，可以大规模用于电力、石化、航空、航天、航海、石化、工业气体等等各种领域，是一个没有上限的产业，不应该只给民众留下一个“汽车”的单调印象。

氢云链整理了2019国内外在氢能应用上取得的应用突破，并简要介绍国外的氢能应用发展案例，希望能够展现一个丰富多彩的氢能社会和氢能经济。首先是国内方面的应用。

储能电站

于此同时，工程咨询公司Arcadis，概念开发商LiveFree和Hoogeveen市政府宣布建设荷兰的第一个以氢气为基础能源的住宅区：范德文庭院（VanderVeen）。这个小区的16栋建筑将配备太阳能电池板，低温供暖系统和储氢罐。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

D. 氢能源有哪些用途

氢能源是一种二次能源，它是通过一定的技术利用其它能源而制取的，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。但是由于目前所用的煤、石油、天然气等能源属于不可再生能源，地球的存量是有限的，而人类又时刻离不开能源，随着世界经济的发展，石化燃料的耗量也随之日益增加，促使其储量也日益减少，终有一天这些资源就会枯竭，因此开发更多的新能源已迫在眉睫，人们迫切需要寻找一种不依赖化石燃料、储量丰富的新型含能体能源。

如何利用太阳能生成“氢”，是世界各国都想知道的答案。科学家们指出，发展氢能源，将为建立一个美好、环保的新世界迈出重要一步。

在大自然中，氢的分布非常广泛。其中水中含有11%的氢，可谓是氢的大“仓库”。氢的主体是以化合物水的形式存在的，而地球表面约有70%的水，储水量很大，因此可以说，氢是“取之不尽、用之不竭”的能源。如果能用合适的方法把氢从水中制取出来，那么氢也将是一种价格相当低廉的能源，会被人们广泛利用。

经试验表明，在燃烧同等重量的煤、汽油和氢气的情况下，从产生的能量上看氢气产生的能量最多，而且它燃烧之后的产物只有水，不会产生灰渣和废气，不会污染环境；而煤和石油燃烧会生成二氧化碳和二氧化硫，它们会分别产生温室效应和酸雨。地球上煤和石油的储量是有限的，而氢主要存在于水中，燃烧后剩下的唯一产物也是水，还可以源源不断地产生氢气，永远都不会用完，因此，在众多的新能源中，氢能是21世纪最理想的能源。

氢是一种无色无味的气体，每一克氢燃烧后能释放出142千焦尔的热量，是一克汽油发热量的3倍。氢的重量非常轻，它比天然气、汽油、煤油的重量都轻，因而其携带和运送都很方便，也是用于航天、航空等高速飞行交通工具最合适的燃料。氢在氧气里可以燃烧，其火焰的温度可高达2500℃，因而人们也常用氢气焊接或者切割钢铁等材料。

氢的用途很广泛，适用性也很强。它不仅可以用作燃料，而且金属氢化物还具有化学能、机械能和热能相互转换的功能。氢作为气体燃料，首先被应用在了汽车上。世界一些国家很早就制造出了以液态氢为燃料的汽车。用氢作为汽车燃料，不仅环保，在低温下可以很容易就能发动，而且对发动机的腐蚀也很小，可以延长发动机的使用寿命。由于氢气与空气可以均匀的混合，完全可以省去一般汽车上所用的汽化器装置，从而使现有的汽车构造更加简单、节约原材料。此外更令人惊讶的是，只要在汽油中加入4%的氢气，用它作为汽车发动机的燃料，就可以节油40%，降低了汽车的耗油量，而且还不需要对汽油发动机作很大的改进。

另外，使用氢燃料的电池还可以把氢能直接转化成电能，从而使人们能更方便的使用氢能。迄今为止，这种燃料电池已经被使用在了宇宙飞船和潜水艇上，其效果很不错。但是，由于其成本较高，短时间内还难以被普遍使用。

氢气在一定的温度和压力下很容易转变成液体，因而用铁罐车、轮船运输或者公路拖车运输都很方便。液态的氢既可用作汽车、火车、飞机等交通工具的燃料，也可用作火箭、导弹等航空工具的燃料。

现在世界上使用的氢绝大部分是从石油、煤炭和天然气中制取的，这就对本来就很紧缺的矿物燃料造成的进一步的威胁，影响了人们生产的长远利益；而少量的氢是通过电解水的方法制取的，但因此消耗了很多的电能，从经济利益上看很不划算，那么人们通过什么办法才能制取大量的、廉价的氢能呢？

随着人们对太阳能的研究和利用的不断发展，人们已开始准备利用阳光来分解水来制取氢气。根据科学家的研究，除了从水中制取氢以外，还可以利用微生物产生氢气。

时至今日，氢能源的制取和利用已经成为了新能源的发展趋势，氢能源不仅能人们带来取之不尽用之不竭的能量，还可以使人们的环境更环保，因此，我们要不断努力，探求更多更好的方法来摄取和利用氢能源。

E. 氢气在工业上的主要用途是什么

氢气在工业中有广泛用途：人们利用氢气可以从氧化合物中夺取氧的性质，在冶金工业可以冶炼金属。例如，在军事工业和民用工业上都很重要的金属钨、钼等，就是利用氢气炼制出来的。用氢气冶炼金属钨的化学方程式如下：wo3
+
3h2=加热△=3h2o
+
w
根据同样的道理，电子工业可以利用氢气来制取半导体材料——高纯硅。
氢气也是重要的化工原料。如可以利用氢气来制造氨(nh3),并进一步制造化肥。也可以用氢气制造盐酸，把液态植物油制成人造黄油等。
氢气还是一种理想的燃料。氢气的资源非常丰富，水就是氢的仓库。而氢气的燃烧产物又是水，人们一旦利用太阳能从水中制取廉价氢气的技术得以突破，氢气就将成为取之不尽用之不竭的能源。

F. 氢能有哪些应用

如今氢能已经进入了人们的生产生活领域，并且初步显示出了其优越的性能。

20世纪初，星际航行学的奠基人俄国齐奥尔科夫斯基就预言过：“氢是将来喷气发动机的燃料。”氢燃料重量轻，1升液氢只有70克，而能量密度却是普通汽油的3倍，用于航天、航空等高速运输工具，可以使载重与自重比成倍地提高。氢作为航天动力燃料，可追溯到1960年，液氢首次成为太空火箭的燃料，而后美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的远载火箭燃料也是液氢。此后，氢成了航天飞机起飞时必不可少的动力燃料，美、俄等航天大国还将氢氧燃料电池作为空间轨道站的电源而广泛应用。

1989年4月，苏联一架运输客机改装的氢燃料实验飞机试飞成功，为人类应用氢能源迈出了可喜的一步。

在汽车应用方面，氢能源利用成就尤为显着。美、德、日等国在氢能和储氢合金利用方面已接近实用化了。1979～1983年德国奔驰公司以氢作燃料在柏林和斯图加特进行了小客车和货车的行车实验。据报道，只要带上储氢量为5千克的280千克铁钛合金氢化物，就能行使110千米。日本马自达公司推出的氢能汽车，速度可达125千米／小时；1980年我国也研制成功了第一辆氢能汽车；1996年日本丰田汽车公司推出了燃料电池汽车，作为燃料的氢气由钛系储氢合金提供，最高速度在100千米／小时以上，一次贮氢可持续行驶250千米以上。

1990年夏，德国巴伐利亚电力公司在纽伦堡以东的诺因堡地区建造了一座实验性500千瓦级的太阳能制氢发电厂。它使用2万平方米太阳能电池板电解制氢，年产汽车用氢燃料5万立方米。不少国家都在加强氢能的开发和应用研究，并制订了相应的发展计划。

目前的许多工作还处于试验研究阶段，制氢技术还有待提高，储运手段尚需改善。因此，专家们估计，氢能的大规模实用化还需要20年以上。然而，无论从地球资源和生产技术，还是从环境保护的角度来看，可以相信，再过几十年，洁净优质的氢能将成为世界能源舞台上的一个出类拔萃的新秀而大放异彩。

总的看来，在未来人类虽然会受到能源危机的困扰，但是利用我们人类的聪明才智，不断探索新的能源，人类完全可以克服能源危机这个困难，向着更加美好的未来前进。

G. 对氢能的研发怎么利用

氢具有高挥发性、高能量，是能源载体和燃料，同时氢在工业生产中也有广泛应用。现在工业每年用氢量为5500亿立方米，氢气与其他物质一起用来制造氨水和化肥，同时也应用到汽油精炼工艺、玻璃磨光、黄金焊接、气象气球探测及食品工业中。液态氢可以作为火箭燃料，因为氢的液化温度在-253℃。

氢能在21世纪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，其主要优点有：燃烧热值高，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源，演绎了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。

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。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新能源。

目前，氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。美国政府已明确提出氢计划，宣布今后4年政府将拨款17亿美元支持氢能开发。美国计划到2040年美国每天将减少使用1100万桶石油，这个数字正是现在美国每天的石油进口量。

氢能汽车氢燃料电池技术，一直被认为是利用氢能解决未来人类能源危机的终极方案。随着中国经济的快速发展，汽车工业已经成为中国的支柱产业之一。与此同时，汽车燃油消耗也达到8000万吨，约占中国石油总需求量的1/4。在能源供应日益紧张的今天，发展新能源汽车已迫在眉睫。用氢能作为汽车的燃料无疑是最佳选择。

虽然燃料电池发动机的关键技术基本已经被突破，但是还需要更进一步对燃料电池产业化技术进行改进、提升，使产业化技术成熟。这个阶段需要政府加大研发力度的投入，以保证中国在燃料电池发动机关键技术方面的水平和领先优势。这包括对掌握燃料电池关键技术的企业在资金、融资能力等方面予以支持。除此之外，国家还应加快对燃料电池关键原材料、零部件国产化、批量化生产的支持，不断整合燃料电池各方面优势，带动燃料电池产业链的延伸。同时政府还应给予相关的示范应用配套设施，并且支持对燃料电池相关产业链予以培育等，以加快燃料电池车示范运营相关的法规、标准的制定和加氢站等配套设施的建设，推动燃料电池汽车的载客示范运营。有政府的大力支持，氢能汽车一定能成为朝阳产业。

H. 氢能的开发利用

“氢能经济”时代将到来 加拿大日前宣布将为“氢公路项目”提供资助。氢公路项目的实施将是加拿大能源史上的氢能革命。该项目的具体内容是在2010年前，在温哥华到2010年冬奥会主办城市威斯勒的120公里公路上建立5个燃料电池车的加氢站，并生产出必要数量的燃料电池车，由氢燃料电池车承担2010年冬奥会期间机场与主办城市之间的人员运输任务。 随着工业的发展，污染日益严重，以氢能为代表的高效清洁能源越来越成为社会生存与发展的必然选择。氢能燃料电池电动汽车已被列为21世纪十大高技术之首。 氢能燃料电池作为一种清洁能源，其应用不仅能获得较好的环保效益，而且能减少对外国的石油依赖，实现能源独立。牛津大学有科学家预测，到2010年前，世界每天生产的氢能源当量将达到320万桶石油；2020年前将达到950万桶石油。专家们认为，氢将在2050年前取代石油而成为主要能源，人类将进入完全的“氢能经济”社会。 氢位于元素周期表之首 氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。 专家介绍，作为能源，氢有以下特点：一是所有元素中，氢重量最轻；二是所有气体中，氢气的导热性最好，在能源工业中氢是极好的传热载体；三是氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75％；四是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；五是氢燃烧性能好，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；六是氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用；七是氢能利用形式多，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；八是氢可以以气态、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。 氢能被世界关注 世界很多国家目前都在努力开发能够取代石油和煤炭的清洁能源，其中氢能最为引人注目。氢能经济(Hydrogen Economy)已经被美国、欧盟、日本、中国等列上了发展日程。 英国伦敦帝国学院的研究人员最近宣布，在氢能经济方面取得突破已经指日可待了。他们说，在不久的将来，人们将可以模仿植物对水进行分离的模式安全高效地从水中分离出氢能来。 加拿大计划将燃料电池电动汽车技术发展成国家的支柱产业。加拿大对氢能的研究与开发投入较早较大，估计未来5年里，氢能开发还将投入10亿美元以上。2004年的报告显示，在过去5年里，加拿大的氢能公司数目增加了1倍。加拿大的长期目标是抢占世界氢能领域的制高点。 美国总统布什表示，美国将致力于发展氢燃料电池车辆以及氢能基础供应设施，以维护生态环境，并且让美国谀茉捶矫嫒〉酶蟮淖灾餍浴！拔姨嵋橛?2亿美元来资助氢能的研究计划，让美国能够在发展清洁的氢能车辆上领先全球。”美国能源部已经跟着名科技研发公司Millennium Cell签订合同，在2004年到2006年间拿出350万美元资助这家公司的氢能研究计划。 氢能之所以得到世界各国的高度重视，除了它没有污染的特性外，还因为它取之不尽、用之不竭。目前面临的最大困难是如何安全高效地提取、储存和转换氢能，把它转变成易于使用的电力。为此，世界很多国家都在拿出巨额资金进行研究开发。 电解水制氢 将是我国能源战略的美好前景 中国科学家呼吁，国家应该大力推动制氢技术和燃料电池的开发研究，结合我国实情开展有特色的试点开发，抢占未来能源制高点，尽早步入永续发展的“氢能经济”时代。 目前，国际上通行的制氢方法不外两种：一种是利用煤炭、石油、天然气等炭氢化合物制取，但这些都是不可再生能源；另一种是直接利用水制取，氢燃烧后又与空气结合变回纯净水，这是自然物质循环利用、持续发展的典型过程，可谓取之不尽、用之不竭。而且氢是一种可以储存的能源，如果利用丰富的电能实现电解水制氢，可建独立的氢供应站，不必区域联网，不需要庞大的基础设施，也不像风力、地热、潮汐等能源受地域限制。我国相关专业的专家认为，大力发展水电，利用电解水制氢，将是我国能源战略的美好前景。 专家们同时认为，迎接“氢能经济”时代的到来，尽管还需要大量的科技攻关，但是电解水制氢技术及设备，已被科学界所公认。国家应该加强扶植科研开发，提高以燃料电池为核心的氢能发动机性能，不断降低制氢、用氢成本，探索新的制氢用氢途径，通过试点加速实现氢能源及燃料电池汽车商品化、产业化进程。参考资料： http://hsx.hnagri.gov.cn/news/shownews.asp?newsid=697

I. 氢能的应用有哪些

氢能的巨大优势和美好前景吸引着人类对它的关注，世界各国都加紧了对氢能的开发和利用，一时间出现了“百舸争流”的局面，一项项发明成果被应用到现代工业、军事、民用领域。在对重量十分敏感的航天、航空领域，氢能显示了巨大的优势；在汽车工业领域，氢能已经初露锋芒。此外，在发电、便携式电子产品方面，氢能必将给人类带来极大的便利。

J. 氢能源的具体应用形态

(一)、交通应用

交通：2030年中国燃料电池车数量将达50000辆，说到氢能源通常人们都会想到交通行业——氢能源汽车。

随着技术的成熟，氢加气站的完善，近几年来国际氢能舞台的中国声音也越来越多。2017年我国生产了1272量燃料电池车，比2016年生产的629辆，增长了102%，预计2018年超过3000辆。(二)、工业应用

目前我国年产氢气2100万吨左右，主要应用于合成氨、合成甲醇和石油炼化等化工行业。预计传统用氢领域氢能需求随市场变化有所波动，但大体保持稳定，其中合成氨工业氢能需求在2030年前有所增加。随着钢铁行业减煤压力日益趋紧，氢气在钢铁行业中的需求量有望快速增加。(三)航天：世界新一代运载火箭以氢氧发动机为主动力

氢能源作为重要的新型能源最早用于国防军事工业，尤其是航天领域。 氢元素是组成宇宙的重要的元素之一，但是人类制造液氢还是比较晚，在1898年在实验室才生成液氢，跟其他技术一样，都是首先用以国防军事工业，最典型的地区是美国的载人登月计划，阿波罗登月计划土星五号运载火箭。”中国航天科技集团氢能工程技术研发中心主任谭永华介绍，我国到总共开发了四型氢氧发动机，主打的是长三甲系列发动机。目前为止已经形成了完整的液氢航天工业体系，从生产、储存、运输、试验及测控、安全与监测，成果，包括形成了一系列的国家的军用标准。(四)、建筑应用

目前，我国建筑普遍存在耗能大，效率低，围护结构的保温隔热性能不高等问题，并具有夏季空调用电量大，冬季采暖能耗高等特点。天然气重整制氢用于燃料电池热电联产，不仅可以有效降低天然气终端利用的排放强度，且具有多能互补、能综合效高、保障供能可靠性等方面的优点，未来具有一定市场推广空间。此外，当前我国应急(EPS)与备用电源(UPS)市场主要以铅酸电池为主，部分企业也开始采购退役动力电池开展基站备电技术示范，采用氢能的燃料电池可作为用户侧作为应急或备用电源的备选方案。