理论教育 氢能动力的应用与前景的分析介绍

氢能动力的应用与前景的分析介绍

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:但是近十几年来,氢能作为一种清洁、高效的能量已经引起能源专家们的高度重视,各国在氢技术、氢能系统和氢能经济的开发研究与推广应用等方面均有较快的进展。液氢飞机在海军舰队,特别是核动力航空母舰上的应用也有着良好的前景。很明显,氢能动力的推广是一个需要假以时日的过程。作为一种过渡手段,氢能动力的应用已经显示出强大的活力。

氢能动力的应用与前景的分析介绍

长期以来,氢主要是一种化工原料,在石油脱硫合成氨冶金等工业中大量应用,而作为燃料还只限于航天军工等方面。但是近十几年来,氢能作为一种清洁、高效的能量已经引起能源专家们的高度重视,各国在氢技术、氢能系统和氢能经济的开发研究与推广应用等方面均有较快的进展。

从氢能成功应用于阿波罗登月工程以后,氢在航天航空、航空领域中的使用范围也日益扩大。液氢、液氧火箭发动机应用技术日趋成熟。由于空间计划执行过程中,在处理和使用液氢等方面获得了大量成功的经验,氢能开始进入民用运输机领域。1988年,前苏联成功地试飞了燃氢的涡轮喷气式飞机TY-155,同年6月第一架以氢作为燃料的私人飞机也在美国佛罗里达州试验成功。

由于液氢燃烧热大这一重大优点,对超音速,特别是时速在1万公里以上的超高音速飞机用液氢作为燃料特别合适。为了推动氢能在航空上的应用,德国宇航中心在斯图加特召开了一次“航空用氢讨论会”。会议肯定了液氢是未来最有希望的航空燃料,并制订出了液氢飞机的研制与推广计划,初步选定世界上的四个机场、四架飞机以供试验航线上的飞行使用。这是民用洲际飞机使用液氢的第一个新设想。

美国国防部和航天局则宣布,将联合研制所谓“东方快车”航天飞机。这种航天飞机是用喷气推进在常规的机场跑道上水平起飞。当达到5倍音速的飞行速度后,再用冲压式火箭发动机把飞机送上外层空间轨道,在地球上洲际目标之间以高超音速飞行。飞机的起飞重量为350吨,仅为现有航天飞机总重的1/5;运载能力为65吨,为现有航天飞机的两倍多。飞机在机场上水平起降,最大飞行速度可达25倍音速。它以液氢作为燃料,从美国纽约飞到日本东京仅需一个多小时。它既可以作为全球高超音速运输飞机,又可以作为航天运载工具使用。

液氢飞机在海军舰队,特别是核动力航空母舰上的应用也有着良好的前景。在核动力航空母舰上,反应堆有大量余热可以用来水解制氢,以供应舰上的液氢飞机使用,而液氢飞机的高速机动性,扩大的飞行半径又增强了舰队的作战能力,彼此综合利用,互为方便。(www.daowen.com)

在地面运输中,氢虽然还不能代替石油成为大众使用的车用燃料,但由于它具有许多优越的特性,如资源上、环保上以及燃烧效率上的优越性,所以从20世纪70年代起就不断地在各种车辆上进行试用。

尽管德国奔驰宝马公司,美国Billings公司等都相继研制出了液氢式氢气汽车,氢燃料亦因其高效清洁而获得了人们的首肯,但是由于氢的分子量很小,液体密度低,所以相同体积的容积,可储存的液氢能量只有汽油的1/3。同时由于燃氢,汽车的发动机要进行根本的变化,所以当大量汽车都改用氢燃料时,就需要考虑现有车辆的改装及大规模的制氢和输配系统。这些问题的顺利解决对氢能在车、船中的推广使用有着重大的影响。

很明显,氢能动力的推广是一个需要假以时日的过程。目前,科学家们除了继续在氢能汽车技术上做持续不断地改进以外,还发现在现有的汽油燃料中添加3%~5%的液氢,不需改动发动机结构,即可节油25%~30%。作为一种过渡手段,氢能动力的应用已经显示出强大的活力。而在铁路机车、船舶等大型交通工具中,由于对燃料的体积不像汽车那样严格,因此在现阶段将更具有广阔的前景。

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