Detalles completos del hidrógeno

La energía del hidrógeno es la energía liberada por el hidrógeno durante los cambios físicos y químicos. La energía del hidrógeno es la energía química del hidrógeno. El hidrógeno aparece principalmente en forma de síntesis química en la Tierra. Es la sustancia más ampliamente distribuida en el universo, representa el 75% de la masa del universo y es una fuente de energía secundaria. Existen muchos métodos para producir hidrógeno en la industria. Los más comunes incluyen la producción de hidrógeno mediante electrólisis de agua, la producción de hidrógeno mediante gasificación de carbón, la conversión catalítica de petróleo pesado y vapor de gas natural, etc. Sin embargo, la energía consumida por estas reacciones es mayor que la energía. producido. Introducción básica Nombre chino: energía del hidrógeno Nombre extranjero: energía del hidrógeno Estado elemental: hidrógeno Estado de existencia elemental: estado gaseoso, estado líquido Forma de existencia principal: estado compuesto Equipo completo de energía del hidrógeno: generación de energía, vehículos eléctricos, pilas de combustible, etc. Características: combustible secundario, seguridad y protección del medio ambiente, hidrógeno limpio de alta energía, energía del hidrógeno, energía del hidrógeno, introducción, características, perspectivas, desarrollo industrial, desarrollo y utilización, utilización, dependencia del hidrógeno, vehículos propulsados ​​por hidrógeno, vehículos propulsados ​​por hidrógeno , vehículos propulsados ​​por hidrógeno, energía de hidrógeno Automóviles, automóviles propulsados ​​por hidrógeno, automóviles propulsados ​​por hidrógeno, automóviles propulsados ​​por hidrógeno, automóviles propulsados ​​por hidrógeno, generación de energía de hidrógeno, pilas de combustible, combustibles de fusión, baterías sólidas, hidrógeno doméstico, características del hidrógeno, seguridad y protección del medio ambiente, alta temperatura y alta energía, concentración de calor, regeneración automática, propiedades de catálisis, propiedades reductoras, propiedades de cambio de temperatura, amplia fuente, producción instantánea, gama de aplicaciones, confiabilidad, limpieza eficiente, excelente rendimiento, mayor inversión en varios países, estrategia energética, clave para la ventaja estratégica, hidrógeno Hidrógeno - El hidrógeno, elemento químico, es la clave para todos los átomos. El más pequeño de los elementos, ocupa el primer lugar en la tabla periódica de elementos. Como todos sabemos, las moléculas de hidrógeno y las moléculas de oxígeno forman agua. La forma elemental habitual de hidrógeno es el gas hidrógeno (H2), que es un gas diatómico incoloro, inodoro, altamente inflamable y el gas menos denso. En condiciones normales (0 grados Celsius y 1 atmósfera), el hidrógeno pesa sólo 0,0899 gramos por litro, lo que representa sólo 22/10 de la masa del mismo volumen de aire. El hidrógeno es el elemento más común en el universo; el hidrógeno y sus isótopos constituyen el 84% de la masa total del sol y el 75% de la masa del universo es hidrógeno. El hidrógeno tiene una alta volatilidad y alta energía. Es un portador de energía y combustible y también se usa ampliamente en la producción industrial. Actualmente, la industria utiliza 550 mil millones de metros cúbicos de hidrógeno al año. El hidrógeno se utiliza junto con otras sustancias para producir amoníaco y fertilizantes, así como en el proceso de refinación de gasolina, pulido de vidrio, soldadura de oro, detección de globos meteorológicos y en la industria alimentaria. El hidrógeno líquido también se puede utilizar como combustible para cohetes. Las principales ventajas de la energía del hidrógeno son: alto poder calorífico de combustión. El calor generado por la combustión de la misma masa de hidrógeno es aproximadamente 3 veces el de la gasolina, 3,9 veces el del alcohol y 4,5 veces el del coque. El producto de la combustión es agua, la fuente de energía más limpia del mundo. Rico en recursos, el hidrógeno se puede producir a partir de los recursos hídricos más abundantes de la Tierra, lo que explica el proceso clásico de reciclaje de materiales naturales y desarrollo sostenible. Introducción a la energía del hidrógeno La energía secundaria es el vínculo intermedio entre la energía primaria y los usuarios de energía. La energía secundaria se puede dividir en "energía de procesamiento" y "energía energética". En la actualidad, la electricidad es la "energía de procesamiento" más utilizada y el diésel y la gasolina son la "energía energética" más utilizada; Debido a la dificultad de almacenar directamente una gran cantidad de "energía de proceso", los vehículos de transporte modernos altamente móviles, como automóviles, barcos y aviones, no pueden utilizar una gran cantidad de energía eléctrica producida por las centrales eléctricas. "energías energéticas" como el diésel, la gasolina y el gas natural. "Sin embargo, con los vehículos eléctricos y los híbridos no podemos utilizar una gran cantidad de energía de las centrales eléctricas. Sin embargo, con el desarrollo de los vehículos eléctricos y los híbridos, la "energía de proceso" también puede sustituir parcialmente a la "energía energética". En el caso de los vehículos eléctricos y los vehículos híbridos, la "energía de proceso" también puede sustituir parcialmente a la "energía energética". Con el desarrollo de los vehículos eléctricos y los vehículos híbridos, la "energía de proceso" también puede sustituir parcialmente a la "energía energética". En los vehículos híbridos, la "energía energética" también puede sustituir parcialmente a la "energía energética". Esto no ocurre con las fuentes de energía secundarias como la gasolina y el diésel, cuya producción depende casi por completo de los combustibles fósiles ante el aumento del consumo y la disminución de las reservas. , estos recursos algún día se agotarán. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de encontrar una nueva fuente de energía que no dependa de combustibles fósiles y tenga abundantes reservas de energía de hidrógeno, es donde la gente enfrenta la crisis energética tradicional y desarrolla nueva energía secundaria. La nueva energía secundaria que se espera en el futuro. Características energéticas del Hidrógeno El hidrógeno se encuentra en la parte superior de la tabla periódica de elementos, con un número atómico de 1. Se encuentra en estado gaseoso a temperaturas y presiones normales, y puede estar en estado gaseoso. Estado líquido a temperaturas ultrabajas y altas presiones. Como fuente de energía, el hidrógeno tiene las siguientes características: (l) El hidrógeno es el más ligero de todos los elementos.

En condiciones estándar, su densidad es de 0,0899 g/L; a -252,7°C, puede volverse líquido si la presión se aumenta a cientos de atmósferas, el hidrógeno líquido puede convertirse en hidrógeno sólido. (2) Entre todos los gases, el hidrógeno tiene la mejor conductividad térmica, 10 veces mayor que la mayoría de los gases, por lo que el hidrógeno es un excelente portador de transferencia de calor en la industria energética. (3) El hidrógeno es el elemento más común en la naturaleza. Se estima que representa el 75% de la masa del universo. Además del hidrógeno contenido en el aire, se almacena principalmente en forma de compuestos en el agua. El agua es la sustancia más utilizada en la Tierra. Se estima que si se extrajera todo el hidrógeno del agua de mar, el calor total producido sería 9.000 veces mayor que el calor liberado por todos los combustibles fósiles de la Tierra. (4) Excepto el combustible nuclear, el poder calorífico del hidrógeno es el más alto entre todos los combustibles fósiles, químicos y biocombustibles, con 142351 kJ/kg, que es tres veces el poder calorífico de la gasolina. (5) El hidrógeno tiene un buen rendimiento de combustión, se enciende rápidamente, tiene un amplio rango de inflamabilidad cuando se mezcla con aire, tiene un alto punto de ignición y una velocidad de combustión rápida. (6) El hidrógeno en sí no es tóxico. En comparación con otros combustibles, la combustión de hidrógeno es la más limpia. Excepto por el agua y una pequeña cantidad de amoníaco, no produce monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrocarburos, compuestos de plomo ni partículas de polvo. Nocivo para el medio ambiente. Una pequeña cantidad de amoníaco no contaminará el medio ambiente después de un tratamiento adecuado, y el agua producida por la combustión puede continuar generando hidrógeno y reciclarse repetidamente. (7) El hidrógeno se puede utilizar de diversas formas. Puede producir calor mediante combustión, producir trabajo mecánico en motores térmicos, servir como material energético para pilas de combustible y también puede convertirse en hidrógeno sólido para utilizarlo como material estructural. Reemplazar el carbón y el petróleo con hidrógeno no requiere modificaciones importantes en la tecnología y el equipo existentes. Los motores de combustión interna actuales pueden usarse con sólo modificaciones menores. (8) El hidrógeno puede ser hidruro gaseoso, líquido o sólido y puede adaptarse a diferentes requisitos ambientales de almacenamiento, transporte y diversos conjuntos completos de equipos. De las características anteriores se puede ver que el hidrógeno es una nueva fuente de energía ideal que contiene energía. En la actualidad, el hidrógeno líquido se ha utilizado ampliamente como combustible aeroespacial, pero la aplicación comercial a gran escala de la energía del hidrógeno aún necesita resolver los siguientes problemas clave: Tecnología de producción de hidrógeno barata: dado que el hidrógeno es una fuente de energía secundaria, su producción no solo Requiere el consumo de una gran cantidad de energía y la eficiencia actual de la producción de hidrógeno es muy baja, por lo que buscar tecnología de producción de hidrógeno barata y a gran escala es una preocupación común de los científicos de todo el mundo. Métodos seguros y confiables de almacenamiento y transporte de hidrógeno: dado que el hidrógeno es fácil de gasificar, incendiarse y explotar, cómo resolver adecuadamente los problemas de almacenamiento y transporte de la energía del hidrógeno se ha convertido en la clave para el desarrollo de la energía del hidrógeno. Muchos científicos creen que la energía del hidrógeno tiene el potencial de convertirse en una importante fuente de energía secundaria en el escenario energético mundial en el siglo XXI. La razón por la que la energía del hidrógeno es una energía secundaria es que no se puede extraer directamente del suelo como el carbón, el petróleo y el gas natural, sino que se puede producir utilizando otras fuentes de energía mediante ciertos métodos. En la naturaleza, el hidrógeno se combina fácilmente con el oxígeno para formar agua, y el hidrógeno debe separarse del agua mediante electrólisis. Obviamente no es rentable convertir el calor generado por la combustión de carbón, petróleo y gas natural en electricidad para dividir el agua y producir hidrógeno. Ahora parece que el método básico para una producción eficiente de hidrógeno es utilizar energía solar. Si podemos utilizar la energía solar para producir hidrógeno, será equivalente a convertir la energía solar infinita y dispersa en energía limpia altamente concentrada, lo cual es de gran importancia. En la actualidad, los principales métodos de uso de energía solar para dividir agua y producir hidrógeno incluyen la división solar térmica de agua para producir hidrógeno, la electrólisis solar del agua para producir hidrógeno, la fotólisis catalítica solar del agua para producir hidrógeno, la producción solar biológica de hidrógeno, etc. El uso de la energía solar para producir hidrógeno tiene una gran importancia práctica, pero es un tema de investigación muy difícil con una gran cantidad de problemas teóricos y de ingeniería que deben resolverse con urgencia. Sin embargo, los países de todo el mundo le conceden gran importancia y. Se ha invertido mucha mano de obra, recursos financieros y materiales. Se han logrado avances en todos los aspectos. Por lo tanto, la energía del hidrógeno generada por la energía solar se convertirá en un combustible limpio de alta calidad comúnmente utilizado por la humanidad en el futuro. Perspectivas de desarrollo El hidrógeno es la sustancia más ampliamente distribuida en el universo y representa el 75% de la masa del universo. Por lo tanto, la energía del hidrógeno se considera la fuente de energía fundamental para la humanidad. El agua es un gran "depósito" de hidrógeno. Si se extrajera todo el hidrógeno del agua de mar, se produciría 9.000 veces más calor que todos los combustibles fósiles de la Tierra. La eficiencia de combustión del hidrógeno es muy alta. Siempre que se agregue un 4% de hidrógeno a la gasolina, el motor de combustión interna puede ahorrar un 40% de combustible. El gobierno de Estados Unidos ha propuesto claramente un plan de energía del hidrógeno y anunció que asignará 1.700 millones de dólares en los próximos cuatro años para apoyar el desarrollo de la energía del hidrógeno. Estados Unidos planea reducir su uso de 11 millones de barriles de petróleo por día para 2040, una cifra equivalente a la cantidad de petróleo que Estados Unidos importa cada día en la actualidad. Energía de Hidrógeno La energía producida por la reacción del hidrógeno y el oxígeno.

La energía del hidrógeno es la energía química del hidrógeno, que existe principalmente en forma de síntesis química en la tierra. Es la sustancia más distribuida en el universo y representa el 75% de la masa del universo. El hidrógeno es una fuente de energía secundaria porque debe extraerse de sustancias que contienen hidrógeno, como el agua y los combustibles fósiles. Existen muchos métodos para la producción industrial de hidrógeno. Los más comunes incluyen la producción de hidrógeno mediante electrólisis de agua, la producción de hidrógeno mediante gasificación de carbón y la conversión catalítica de vapor de petróleo pesado y gas natural. La investigación y el desarrollo mundiales de la energía del hidrógeno aún se encuentran en la etapa experimental. Desarrollo industrial La energía del hidrógeno se considera la energía limpia con mayor potencial de desarrollo en el siglo XXI. El interés humano por la energía del hidrógeno comenzó a aumentar hace más de 200 años. En la década de 1970, muchos países y regiones del mundo habían llevado a cabo investigaciones exhaustivas. sobre la energía del hidrógeno. Ya en 1970, el Centro de Investigación Tecnológica de General Motors en los Estados Unidos propuso el concepto de "economía del hidrógeno". En 1976, el Instituto de Investigación de Stanford en los Estados Unidos realizó un estudio de viabilidad sobre la economía del hidrógeno. Desde mediados de la década de 1990, una confluencia de factores ha aumentado el atractivo de la economía del hidrógeno. Estos factores incluyen la continua contaminación del aire urbano, la necesidad de un transporte con bajas o nulas emisiones, la necesidad de reducir las importaciones extranjeras de petróleo, las emisiones de dióxido de carbono y el cambio climático global, y la necesidad de almacenar suministros de electricidad renovable. Como nueva energía limpia, eficiente, segura y sostenible, la energía del hidrógeno se considera la energía limpia con mayor potencial de desarrollo en el siglo XXI y la dirección estratégica del desarrollo energético humano. En términos de comercialización de vehículos impulsados ​​por hidrógeno, existe una feroz competencia entre países de todo el mundo como Islandia, China, Alemania, Japón y Estados Unidos. Aunque la energía del hidrógeno se puede utilizar de otras formas (como calefacción, cocina, generación de energía, automóviles, motocicletas), la aplicación de la energía del hidrógeno en automóviles, camiones, autobuses, taxis, motocicletas y barcos comerciales ha estado a la vanguardia. La investigación y el desarrollo de la energía del hidrógeno en China se remontan a principios de la década de 1960. En ese momento, para desarrollar la industria aeroespacial del país, los científicos chinos trabajaron mucho en la producción de hidrógeno líquido como combustible para cohetes y en su desarrollo y utilización. de pilas de combustible de H2/O2. Trabajo fructífero. El desarrollo del hidrógeno como portador de energía y como nuevo sistema energético comenzó en los años 1970. Ahora, con el fin de seguir desarrollando la energía del hidrógeno y promover el desarrollo de su utilización, la tecnología de la energía del hidrógeno se ha incluido en el "Décimo Plan Quinquenal para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología y los Objetivos a Largo Plazo para 2015 (campo energético)". Pronóstico del desarrollo de la energía del hidrógeno en China La tecnología de pilas de combustible de hidrógeno se considera la solución definitiva a la futura crisis energética humana utilizando energía del hidrógeno. Shanghai siempre ha sido una base importante y un lugar de reunión para la investigación y el desarrollo de pilas de combustible de hidrógeno en China. Empresas y universidades como SAIC, Shanghai Shenli y la Universidad de Tongji también han participado en la investigación y el desarrollo de pilas de combustible de hidrógeno y vehículos de energía de hidrógeno. Con el rápido desarrollo de la economía de China, la industria del automóvil se ha convertido en una de las industrias pilares de China. En 2007, China se convirtió en el tercer productor de automóviles del mundo y el segundo mercado de automóviles. Al mismo tiempo, el consumo de combustible para automóviles ha alcanzado los 80 millones de toneladas, lo que representa aproximadamente una cuarta parte de la demanda total de petróleo de China. A medida que el suministro de energía se vuelve cada vez más limitado, el desarrollo de vehículos de nueva energía es urgente. La energía del hidrógeno es sin duda la mejor opción como combustible para vehículos. Aunque las tecnologías clave de los motores de pila de combustible básicamente han logrado avances, para que la tecnología de industrialización madure, es necesario mejorar y actualizar aún más la tecnología de industrialización de pilas de combustible. En esta etapa, es necesario aumentar la inversión en investigación y desarrollo para garantizar el nivel y las ventajas líderes de mi país en tecnologías clave de motores de pila de combustible. Esto incluye apoyar a empresas con tecnologías clave de pilas de combustible en términos de capital y capacidades financieras. Además, el Estado también debería acelerar su apoyo a la localización y producción en masa de materias primas y componentes clave para las pilas de combustible, integrar continuamente las ventajas de las pilas de combustible e impulsar la extensión de la cadena industrial de las pilas de combustible. Al mismo tiempo, el gobierno también debe proporcionar instalaciones de apoyo a la demostración pertinentes y apoyar el cultivo de la cadena industrial de pilas de combustible para acelerar la formulación de leyes, reglamentos y normas pertinentes para la operación de demostración de vehículos de pila de combustible, así como la construcción de Instalaciones de apoyo como estaciones de hidrogenación. Promover la operación de demostración de vehículos de pila de combustible para pasajeros. Con el fuerte apoyo del Partido Comunista de China, los vehículos impulsados ​​por hidrógeno seguramente se convertirán en una industria emergente. Desarrollo y utilización Aspectos de utilización Hay muchos aspectos de la utilización de la energía del hidrógeno. Algunos aspectos se han realizado y algunas personas están trabajando arduamente para lograrlos. Para lograr el objetivo de una nueva energía limpia, la utilización de la energía del hidrógeno cubrirá todos los aspectos de la vida humana. También podríamos presentar brevemente los principales usos de la energía del hidrógeno desde la antigüedad hasta el presente.

Basándose en la energía del hidrógeno, en 1869, el famoso erudito ruso Mendeleev compiló la tabla periódica de elementos químicos. Colocó el elemento hidrógeno en el primer lugar de la tabla periódica de elementos. Desde entonces, la gente empezó a buscar el elemento hidrógeno. relación entre los elementos del hidrógeno, que sentó las bases para la investigación y utilización de muchos elementos, y la investigación popular sobre el hidrógeno se ha vuelto más científica. En 1928, la Compañía Alemana Zeppelin utilizó la enorme flotabilidad del hidrógeno para crear el primer dirigible "LZ-127 Zeppelin" del mundo, que transportó personas desde Alemania a Sudamérica por primera vez y logró realizar viajes aéreos a través del Atlántico. Después de unos 10 años de funcionamiento y un recorrido de más de 160.000 kilómetros, 13.000 personas han experimentado el sabor del cielo. Este es el milagro del hidrógeno. Sin embargo, lo que es más avanzado es que en la década de 1950, Estados Unidos utilizó hidrógeno líquido como combustible para aviones supersónicos y subsónicos, y modificó el bombardero bimotor B57 con un motor de hidrógeno, permitiendo que los aviones de hidrógeno volaran hacia el cielo. Especialmente en 1957, el ex astronauta soviético Gagarin viajó al espacio en un satélite terrestre artificial. En 1963, una nave espacial estadounidense viajó al espacio. Luego, en 1968, la nave espacial Apolo logró el primer aterrizaje humano en la Luna. La realización de todo esto es inseparable del combustible de hidrógeno. No está lejano el día en que en el siglo XXI se comercialicen aviones y naves espaciales avanzados de alta velocidad y largo alcance propulsados ​​por hidrógeno. Los sueños de los emperadores del pasado serán realizados por la gente moderna. Vehículos propulsados ​​por hidrógeno Muchas empresas automovilísticas de Japón, Estados Unidos, Alemania y otros países han experimentado con el uso de hidrógeno en lugar de gasolina como combustible para motores de automóviles. La tecnología es factible, el principal problema ahora es la fuente de hidrógeno barato. El hidrógeno es un combustible eficiente que produce 33,6 kilovatios-hora de energía por kilogramo de hidrógeno, casi 2,8 veces más que la quema de gasolina. La combustión de hidrógeno no solo tiene un alto poder calorífico, sino que también tiene una rápida velocidad de propagación de la llama y una baja energía de ignición (fácil de encender). Por lo tanto, la eficiencia total de utilización del combustible de los vehículos de hidrógeno puede ser un 20% mayor que la de los vehículos de gasolina. Por supuesto, el principal producto de la combustión del hidrógeno es el agua, con sólo una cantidad muy pequeña de nitrógeno hidrogenado. Nunca producirá componentes nocivos como el monóxido de carbono y el dióxido de azufre que contaminan el medio ambiente producidos por la combustión de gasolina. Los coches de hidrógeno son el medio de transporte más limpio e ideal. Los vehículos de hidrógeno tienen problemas de suministro de hidrógeno. Actualmente, los hidruros metálicos se utilizan como materiales de almacenamiento de hidrógeno, y el calor necesario para liberar hidrógeno puede proporcionarse mediante el agua de refrigeración del motor y el calor residual de los gases de escape. Hay dos tipos de vehículos de hidrógeno, uno es un vehículo de hidrógeno totalmente alimentado y el otro es un vehículo dopado con hidrógeno que mezcla hidrógeno con gasolina. Los motores de los automóviles dopados con hidrógeno se pueden modificar ligeramente o no para mejorar la utilización del combustible y reducir la contaminación de los gases de escape. Los automóviles dopados con hidrógeno contienen aproximadamente un 5% de hidrógeno, pueden aumentar la eficiencia térmica promedio en un 15% y ahorrar aproximadamente un 30% de gasolina. Por lo tanto, los vehículos dopados con hidrógeno se utilizarán más ampliamente en un futuro próximo, y cuando se pueda suministrar hidrógeno en grandes cantidades, se promoverán los vehículos de hidrógeno con combustible completo. La alemana Penske Automotive ha lanzado una variedad de vehículos alimentados con hidrógeno, incluidas furgonetas, vehículos de transporte público, vehículos postales y coches pequeños. Tomando como ejemplo la furgoneta de combustible de hidrógeno, utiliza 200 kilogramos de hidruro de aleación de ferrotitanio como tanque de combustible en lugar del tanque de gasolina de 65 litros, y puede conducir de forma continua durante más de 130 kilómetros. El automóvil dopado con hidrógeno producido por la empresa alemana Penske puede circular por la carretera y el tanque de almacenamiento de hidrógeno utilizado en el automóvil también es hidruro de ferroaleación de titanio. Los automóviles BMW Hydrogen Serie 7 dopados con hidrógeno se caracterizan por una mezcla de gasolina e hidrógeno, que puede funcionar en áreas pobres y pobres y mejorar la combustión de todo el motor. En China, resulta especialmente beneficioso utilizar vehículos dopados con hidrógeno cuando el tráfico urbano está congestionado y el motor del vehículo funciona a carga parcial. En particular, algunos residuos de hidrógeno industrial (como la producción de amoníaco) no pueden reciclarse si se utilizan como combustible dopado con hidrógeno, sus beneficios económicos y ambientales son deseables. Generación de energía con hidrógeno Las grandes centrales eléctricas, ya sean hidroeléctricas, térmicas o nucleares, envían energía eléctrica a la red eléctrica, y luego la red eléctrica la entrega a los usuarios. Sin embargo, la carga de cada usuario de energía es diferente y la red eléctrica a veces tiene picos y otras veces valles. Para regular los picos de carga, las redes eléctricas a menudo necesitan centrales eléctricas que puedan ponerse en marcha rápidamente y con mayor flexibilidad, y la generación de energía de hidrógeno es la más adecuada para desempeñar esta función. El hidrógeno y el oxígeno se queman para formar un grupo electrógeno de hidrógeno y oxígeno. Este tipo de unidad es un motor de combustión interna tipo cohete más un generador. No requiere un complicado sistema de caldera de vapor, por lo que tiene una estructura simple, fácil mantenimiento, arranque rápido y puede iniciarse y detenerse según se desee. Cuando la red eléctrica tiene poca carga, también puede absorber el exceso de energía eléctrica y electrolizar el agua para producir hidrógeno y oxígeno para reducir los picos de generación de energía. Este efecto regulador es beneficioso para el funcionamiento de la red eléctrica. Además, el hidrógeno y el oxígeno pueden cambiar directamente el modo de funcionamiento de las unidades generadoras de energía térmica tradicionales y mejorar la capacidad de generación de energía de la central eléctrica. Por ejemplo, se queman hidrógeno y oxígeno para formar un fluido magnético para generar electricidad, y se utiliza hidrógeno líquido para enfriar el grupo electrógeno, aumentando así la potencia de la unidad.

Las pilas de combustible de hidrógeno son una forma más nueva de generar energía de hidrógeno. Este es un dispositivo que produce electricidad a través de una reacción electroquímica directa de hidrógeno y oxígeno (en el aire). Desde la década de 1970, Japón y Estados Unidos han intensificado la investigación sobre diversas pilas de combustible y ahora han entrado en la etapa de desarrollo comercial. Japón ha establecido una central eléctrica de pilas de combustible de 10.000 kilovatios y más de 30 fabricantes en Estados Unidos están desarrollando combustible. células. Más de 20 empresas en Alemania, Reino Unido, Francia, Países Bajos, Dinamarca, Italia y Austria también han invertido en la investigación de pilas de combustible. Este nuevo método de generación de energía ha atraído la atención de países de todo el mundo. Las pilas de combustible son una forma sencilla e ingeniosa que convierte directamente la energía química del combustible en energía eléctrica sin quemarse. La eficiencia de conversión de energía puede alcanzar entre el 60% y el 80%. Tiene menos contaminación y poco ruido. El dispositivo puede ser grande o pequeño. es muy flexible. Al principio, este tipo de dispositivo de generación de energía era de tamaño pequeño y de alto costo y se utilizaba principalmente en el campo aeroespacial como fuente de energía. Ahora el precio se ha reducido considerablemente y se ha trasladado gradualmente a las unidades terrestres. En la actualidad, existen muchos tipos de pilas de combustible, principalmente las siguientes: Pila de combustible para soldadura de alambre esmaltado para motor La pila de combustible de fosfato es el tipo más antiguo de pila de combustible y la tecnología está básicamente madura. Estados Unidos y Japón han construido centrales eléctricas comerciales. de 4.500 kilovatios y 11.000 kilovatios respectivamente. La temperatura de funcionamiento de esta pila de combustible es de 200 °C, la densidad de corriente máxima puede alcanzar los 150 mA/cm2 y la eficiencia de generación de energía es de aproximadamente el 45 %. El combustible es hidrógeno, metanol, etc., el oxidante es aire, pero el combustible. El catalizador es de serie platino. Actualmente, el coste de generar electricidad sigue siendo elevado, entre 40 y 50 céntimos por kilovatio hora. Las pilas de combustible de carbonato fundido se denominan generalmente pilas de combustible de segunda generación. Su temperatura de funcionamiento es de unos 650°C y su eficiencia de generación de energía es de aproximadamente el 55%. La empresa japonesa Mitsubishi ha construido un dispositivo de generación de energía de 10 kilovatios. El electrolito de este tipo de pila de combustible es líquido. Debido a su alta temperatura de funcionamiento, puede soportar la presencia de monóxido de carbono. El combustible puede ser hidrógeno, monóxido de carbono, gas natural, etc. El agente oxidante utiliza aire. El coste de generar electricidad puede ser inferior a 40 céntimos por kilovatio-hora. La celda de combustible de óxido sólido se considera la celda de combustible de tercera generación. Su temperatura de funcionamiento es de aproximadamente 1000 °C y la eficiencia de generación de energía puede alcanzar más del 60%. Algunos países la están estudiando. Lo está desarrollando Westinghouse Company de Estados Unidos, se espera que el coste de generación de electricidad sea inferior a 20 centavos por kilovatio-hora. Además, existen varios tipos de pilas de combustible, como las alcalinas, que tienen una temperatura de funcionamiento de unos 200°C, una eficiencia de generación de energía de hasta el 60% y no utilizan metales preciosos como catalizadores. un dispositivo de 200 kilovatios, utilizado en submarinos. La primera pila de combustible pequeña utilizada en los Estados Unidos en la nave espacial Apollo se llama tipo americano. En realidad, es una pila de combustible de membrana de intercambio iónico. Su eficiencia de generación de energía llega al 75% y su temperatura de funcionamiento es inferior a 100°C. , pero requiere oxígeno puro como oxidante. Posteriormente, Estados Unidos desarrolló una pila de combustible para automóviles de hidrógeno, que puede viajar 300 kilómetros con una sola carga de hidrógeno y alcanzar una velocidad de 100 kilómetros por hora. Se trata de una pila de combustible de membrana de intercambio de protones reversible con una eficiencia de generación de energía de hasta. 80%. El combustible más ideal para las pilas de combustible es el hidrógeno porque se produce mediante la reacción inversa de la electrólisis. Además de para la instalación de centrales eléctricas fijas, los usos principales de las pilas de combustible también son especialmente adecuados para fuentes de energía móviles y para energía de vehículos y barcos. Por lo tanto, en el futuro también serán hermanos gemelos del aprovechamiento de la energía del hidrógeno. Energía de hidrógeno en los hogares Con el desarrollo de la tecnología de producción de hidrógeno y la falta de energía fósil, la utilización de la energía del hidrógeno llegará a los hogares tarde o temprano, primero en las grandes ciudades desarrolladas. Puede transportarse a miles de hogares a través de gasoductos como el gas urbano. Cada usuario utiliza un tanque de almacenamiento de hidrógeno de hidruro metálico para almacenar hidrógeno, que luego se conecta a la estufa de la cocina, el baño, el congelador de hidrógeno, el aire acondicionado, etc., y se conecta al equipo de carga de hidrógeno del automóvil en el garaje a través de líneas. La vida de las personas depende de un gasoducto de hidrógeno, que puede sustituir el gas, la calefacción e incluso los cables, eliminando incluso la necesidad de gasolineras para los coches. Un sistema de energía de hidrógeno tan limpio y conveniente creará un ambiente de vida confortable para las personas y aliviará muchos asuntos complicados. Soldadura de joyas y pulido de plexiglás El hidrógeno tiene una larga historia en campos industriales (como el corte y la soldadura). Especialmente en la industria de procesamiento de joyería, el pulido con llama de productos de vidrio orgánico, el corte de palanquillas de colada continua, la inyección de agua y el sellado por estiramiento en fábricas farmacéuticas, son conjuntos completos de aplicaciones muy populares. Como nueva fuente de energía, su seguridad siempre ha atraído una atención generalizada. Técnicamente hablando, el uso de hidrógeno es completamente seguro.

El hidrógeno es altamente difusible en el aire. Después de que el hidrógeno se fuga o se quema, puede elevarse rápidamente verticalmente en el aire y desaparecer sin dejar rastro. El hidrógeno en sí no es tóxico y es radiactivo, no causará daño al cuerpo humano y no producirá. un efecto invernadero. Los científicos han realizado una gran cantidad de pruebas de seguridad del hidrógeno, demostrando que el hidrógeno es un combustible seguro. Por ejemplo, en una prueba de incendio de un automóvil, los tanques de combustible que contenían hidrógeno y gasolina natural se encendieron respectivamente. Cuando un automóvil que usaba hidrógeno como combustible se incendió, el hidrógeno ardió violentamente, pero la llama siempre fue hacia arriba. El daño al automóvil fue relativamente lento. , y los ocupantes del automóvil resultaron gravemente heridos. Se necesita mucho tiempo para escapar, y cuando un automóvil que utiliza combustible natural como combustible se incendia, debido a que el gas natural es más pesado que el aire, las llamas se extienden a todos los lados del automóvil y rápidamente. rodean el vehículo, poniendo en peligro la seguridad de las personas que se encuentran dentro del vehículo. Las características del hidrógeno son la seguridad y la protección del medio ambiente. El peso molecular del hidrógeno es 2, que es 1/14 del aire. Por lo tanto, después de que el hidrógeno se escape al aire, escapará automáticamente del suelo y no formará agregación. Otros combustibles y gases se acumularán en el suelo, lo que representará un peligro inflamable y explosivo. Inodoro y no tóxico, no provocará intoxicación humana. El producto de la combustión es sólo agua y no contamina el medio ambiente. El poder calorífico de 1 kilogramo de hidrógeno de alta temperatura y alta energía es de 34.000 kcal, tres veces mayor que el de la gasolina. La temperatura de la llama de hidrógeno y oxígeno alcanza los 2800 grados, que es más alta que la temperatura del gas licuado tradicional. La energía térmica está concentrada, la llama de hidrógeno es recta, la pérdida de calor es pequeña y la eficiencia de utilización es alta. Regeneración automática La energía del hidrógeno proviene del agua y se reduce a agua después de la combustión. Propiedades catalíticas El hidrógeno es un catalizador gaseoso activo que se puede añadir a la combustión catalítica de todos los combustibles sólidos, líquidos y gaseosos mezclándolo con aire. Acelere el proceso de reacción, promueva la combustión completa, aumente la temperatura de la llama y logre el efecto de ahorro de energía y reducción de emisiones. Propiedades de hidrorefinación y reducción de diversas materias primas. Características de temperatura variable La temperatura de la llama se puede ajustar según el punto de fusión del objeto que se está calentando. Amplia gama de fuentes El hidrógeno se puede producir mediante electrólisis del agua. El agua es inagotable. Cada kilogramo de agua puede producir 1860 litros de hidrógeno y oxígeno. Lista para usar, utilizando tecnología avanzada de control automático, la máquina de hidrógeno y oxígeno puede suministrar gas según la demanda según la configuración del usuario sin necesidad de almacenar gas. Apto para todos los lugares donde se necesita gas. Fiabilidad, eficiencia y limpieza El hidrógeno es una fuente de energía colaborativa eficiente y limpia. La energía se puede dividir en dos categorías, a saber, energía primaria y energía secundaria. La energía primaria se refiere a la energía que existe en formas naturales, incluida la energía eólica, hidráulica, solar, geotérmica y nuclear. La energía secundaria se refiere a la energía posterior al procesamiento y conversión de la energía primaria, incluida la energía eléctrica, gasolina, diésel, gas licuado de petróleo, energía del hidrógeno, etc. La energía secundaria se puede dividir en "energía de proceso" y "energía energética". La energía eléctrica es la energía de proceso más utilizada, mientras que la gasolina y el diésel son las energías energéticas más utilizadas. Código de la tabla periódica de hidrógeno H, número de serie de la tabla periódica 1, hidrógeno en inglés, peso atómico 1,0079, punto de fusión -259,14 ℃, punto de ebullición -252,87 ℃. El hidrógeno es el elemento de combustión más ligero, más conductor térmico, inflamable y más limpio. El hidrógeno es la fuente de energía más abundante y eficiente de la naturaleza. El hidrógeno tiene un rendimiento excelente y las pilas de combustible de hidrógeno pondrán fin a la era de los motores de combustión interna.

En la actualidad, la utilización de la energía del hidrógeno se logra principalmente a través de pilas de combustible de hidrógeno. El principio de funcionamiento de las pilas de combustible de hidrógeno es esencialmente diferente del de los motores de combustión interna. Las pilas de combustible de hidrógeno producen energía eléctrica a través de reacciones químicas para impulsar el automóvil, mientras que los automóviles con motor de combustión interna generan calor a través de la combustión para impulsar el automóvil. Dado que el proceso de funcionamiento de los vehículos de pila de combustible no implica combustión, no hay pérdidas mecánicas ni corrosión. Los estudios han demostrado que la energía eléctrica se transmite directamente a las cuatro ruedas para impulsar el vehículo, omitiendo el dispositivo de transmisión mecánica. La eficiencia de producción de las pilas de combustible de hidrógeno es más de cuatro veces mayor que la de un motor de combustión interna. Según instituciones de investigación autorizadas, la energía convertida de la gasolina del tanque a las ruedas se debe a la combustión, la disipación de calor, el desgaste mecánico y otras razones. La energía de propulsión final transmitida a las ruedas es inferior a una quinta parte, mientras que la tasa de utilización de energía de los vehículos con pila de combustible de hidrógeno puede alcanzar más de tres quintas partes, es decir, si se almacena el mismo volumen de energía de hidrógeno en el mismo combustible. Tanque como un coche actual, sin hidrogenación, puede recorrer más de tres veces la distancia que los coches actuales. Lo interesante es que las cuatro ruedas pueden controlarse inteligentemente mediante computadoras, con funciones especiales como estacionamiento lateral, dirección in situ de 90 a 180 grados y antideslizante aplicando diferentes velocidades a las cuatro ruedas, que antes eran imposibles. , posible gracias a la eliminación de la transmisión mecánica. La energía del hidrógeno también es mucho más segura de almacenar que el combustible. Dado que el hidrógeno es el elemento más ligero, incluso si se fuga y se quema, solo se evaporará hacia arriba y no se adherirá al cuerpo humano o al vehículo durante mucho tiempo como la gasolina, por lo que el factor de seguridad de la energía del hidrógeno es mucho mayor que el del combustible. .

Además, el gas de escape emitido por los vehículos de pila de combustible de hidrógeno es agua, lo que provoca una contaminación nula del aire y del medio ambiente. No es de extrañar que las personas perspicaces de los países en desarrollo sean muy conscientes de la inevitable tendencia de que las pilas de combustible de hidrógeno pondrán fin a la era de los motores de combustión interna y hayan desarrollado fabricantes de vehículos con pilas de combustible de hidrógeno, incluidas grandes empresas como General Motors, Ford, Toyota, Mercedes. -Benz, BMW y Chrysler. Economía del Hidrógeno

A medida que la energía del hidrógeno continúa recibiendo atención y exposición de los medios, políticos y estrategas proponen gradualmente el término "economía del hidrógeno". Así como la alta dependencia mundial del petróleo ha conducido a una economía petrolera, la aplicación generalizada de la energía del hidrógeno afectará todos los aspectos de la vida de todos, convirtiéndose así en un factor importante que domina la economía y la sangre industrial. Debido a que la tecnología de la energía del hidrógeno, especialmente la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno, no solo puede impulsar automóviles, barcos y aviones, sino también proporcionar energía estable, eficiente y libre de contaminación para teléfonos móviles, computadoras, fábricas y hogares, la economía de la energía del hidrógeno es en realidad más poderosa. que la economía petrolera.

El hidrógeno es una fuente de energía inagotable y de alta densidad. El hidrógeno se puede obtener de diversas fuentes, incluido el petróleo crudo, el gas natural, el vapor de metano, la paja de los cultivos y las aguas residuales orgánicas. La mayor fuente de hidrógeno es el agua. Las emisiones de las pilas de combustible de hidrógeno también son agua. las mayores minas de hidrógeno. La naturaleza renovable de la energía proporciona a la humanidad una energía perfecta e inagotable. La economía del hidrógeno tendrá un impacto profundo en la sociedad humana no menor que la invención y aplicación de la electricidad o los automóviles. Hoy en día, además de los fabricantes de automóviles que desarrollan vigorosamente vehículos con pilas de combustible de hidrógeno, las principales compañías petroleras y energéticas también están gastando enormes sumas de dinero para aumentar la investigación y el desarrollo de la energía del hidrógeno, incluidos grupos súper multinacionales como Chrysler, BMW, General Electric y BP. , todos ellos con sede en Beijing Patrocinador del Foro de Energía del Hidrógeno. El presidente estadounidense Bush y el primer ministro británico Blair han expresado públicamente su apoyo a la investigación y el desarrollo de la energía del hidrógeno y han recaudado activamente fondos para la investigación y el desarrollo de la energía del hidrógeno en el Congreso y la comunidad empresarial. Japón y la Unión Europea también están aumentando la inversión. Estrategia Energética Estrategia Energética

Hasta ahora, la tasa de autosuficiencia petrolera de Japón es inferior al 0,5%, mientras que la de la UE es inferior al 30% y las reservas estratégicas de petróleo de la UE son sólo de entre 90 y 120 días. . Japón es muy consciente de su fuerte dependencia del petróleo de Oriente Medio y está promoviendo activamente su estrategia de "oro negro", que incluye proporcionar grandes cantidades de ayuda a Rusia e Irán a cambio de derechos de exploración de yacimientos petrolíferos. Ya en la década de 1980, Estados Unidos hizo importantes ajustes a su estrategia energética. Adoptó una política de importar grandes cantidades de petróleo del Medio Oriente cada año a toda costa y se negó a desarrollar grandes campos petroleros en Alaska y el centro. y el sur de Estados Unidos Aunque esta política llevó a la quiebra de algunas pequeñas y medianas empresas petroleras, aseguró que Estados Unidos todavía tendría reservas de petróleo durante al menos dos décadas, incluso si estuviera completamente aislado del mundo exterior. Junto con la protección de la poderosa marina de las líneas de transporte marítimo de petróleo de Medio Oriente, se puede decir que la estrategia energética de Estados Unidos es de una vez por todas. La estrategia energética de Estados Unidos puede describirse como de tranquilidad. Rusia tiene grandes áreas de yacimientos petrolíferos siberianos que aún no se han desarrollado, y no hay duda de que Rusia es autosuficiente en energía. Mirando retrospectivamente la Segunda Guerra Mundial, muchos historiadores estadounidenses han señalado que Estados Unidos y la Unión Soviética tenían ventajas absolutas sobre Alemania y Japón en producción de petróleo crudo, producción de acero y población en las etapas media y tardía de la Segunda Guerra Mundial. , la razón fundamental para ganar la Segunda Guerra Mundial radica en las ventajas estratégicas fundamentales de la energía y los recursos de los dos países. La clave para la ventaja estratégica: tomar la iniciativa en el pleno lanzamiento de la economía de la energía del hidrógeno es la clave para la ventaja estratégica a largo plazo de mi país.

A medida que la economía de mi país continúa creciendo rápidamente, la vida de las personas continúa enriqueciéndose. , y su estatus internacional continúa mejorando. Sin embargo, debido a la enorme demanda de energía debido al rápido desarrollo económico, la crisis energética se ha convertido en un cuello de botella estratégico que restringe el desarrollo a largo plazo de mi país. En comparación con Estados Unidos y Rusia, las ventajas estratégicas energéticas temporales de mi país son obviamente insuficientes. Tomar la iniciativa para ingresar a la economía del hidrógeno es el mejor punto de entrada para que mi país se deshaga de su atraso tecnológico y estratégico centenario.

En la actualidad, las empresas industriales de mi país, incluida la industria del automóvil, todavía están rezagadas con respecto a los Estados Unidos, Japón y Europa en términos de fuerza y ​​financiación de I+D, y todavía están rezagadas en el desarrollo de la energía del hidrógeno y Tecnología de pilas de combustible. Nuestro país ha invertido mucho dinero y mano de obra en el desarrollo y la investigación de la energía del hidrógeno, pero la estrategia energética es de gran importancia. El gobierno central puede considerar utilizar las ventajas únicas de nuestro país en materia de regulación central y ejecución sólida para desarrollar y promover la energía del hidrógeno. La economía del hidrógeno. Como estrategia de desarrollo nacional, deberíamos iniciar pragmáticamente el desarrollo de la economía del hidrógeno. Tomar la iniciativa para lanzar con éxito la economía del hidrógeno es la clave para que mi país se deshaga gradualmente de su dependencia de las líneas de suministro de petróleo en alta mar, se deshaga de posibles bloqueos marítimos y obtenga con éxito ventajas estratégicas a largo plazo en el Estrecho de Taiwán e incluso en el mundo. .