1、CHAPTER08能源家族中的新秀氫和鋰 第一節(jié)氫希望之能第二節(jié)鋰潛力之能 大 綱P. 2第一節(jié) 氫希望之能氫的製取途徑 圖8-3製氫途徑及應(yīng)用 P. 3製氫途徑之一：常規(guī)製氫 氫同電一樣，是二次能源(secondary energy)。而一般來(lái)說(shuō)，二次能源是由初級(jí)能源(primary energy)生產(chǎn)出來(lái)的。目前，企業(yè)多利用天然氣、煤、石油產(chǎn)品作為原料來(lái)生產(chǎn)氫氣。這類(lèi)方法，都以碳?xì)浠衔镒髟?，也就是說(shuō)，仍舊離不開(kāi)煤炭、石油、天然氣等化石燃料，所以算不上是一種有前途的技術(shù)。 P. 4製氫途徑之二：生物製氫 生物製氫，即人工模仿植物光合作用分解水製取氫氣。目前，美國(guó)、英國(guó)用1克葉綠素，每小時(shí)

2、可產(chǎn)生1升的氫氣，它的轉(zhuǎn)化效率高達(dá)75%。製氫途徑之三：太陽(yáng)能製氫 太陽(yáng)能高溫分解水製氫，以及絡(luò)合製氫等辦法，也是太陽(yáng)能的高級(jí)轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存。儘管目前太陽(yáng)能製氫還存在不少關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題有待解決。但它已向人們展現(xiàn)出許多可喜的苗頭，引起氫能研究者們的濃厚興趣。這裏僅簡(jiǎn)要地介紹已知的幾種太陽(yáng)能製氫途徑。P. 5製氫途徑之四：原子造氫。 有些成熟的製氫方法，如果從經(jīng)濟(jì)角度看，實(shí)在是太昂貴了，例如電解水製氫，有的電能白白浪費(fèi)掉了，只有15%的電能體現(xiàn)到了氫能中，因此人們不願(yuàn)用這類(lèi)方法來(lái)製取氫。 氫能源要能健康地成長(zhǎng)起來(lái)，必須獲得足夠的力量：第一，要從水中製取氫，因?yàn)楹Ｑ笾械乃重S富又易得；第二，製取氫的能源要

3、便宜，價(jià)格高了就不可取。 P. 6 目前，世界各國(guó)研究氫能的機(jī)構(gòu)正致力於研究廉價(jià)製取和儲(chǔ)存氫氣的技術(shù)，以期在2020年普及用氫發(fā)電的技術(shù)。專家們預(yù)測(cè)，到2025年，用氫發(fā)電的能力將達(dá)到世界總電力的20%。另外，氫和氧還可直接改變常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀況，提高電廠的發(fā)電能力，例如氫氧燃燒組成磁流體發(fā)電，還可以利用液氫冷卻發(fā)電裝置，從而提高機(jī)組功率。 P. 7 科學(xué)家們認(rèn)為，未來(lái)的氫能將是最有前途的潔淨(jìng)能源。只要先經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電，發(fā)出的電能便可以通過(guò)電解水得到氫，再將氫進(jìn)行液化，以後就可以運(yùn)輸?shù)绞褂玫攸c(diǎn)，這就是所謂的太陽(yáng)氫方案。目前，美國(guó)已在本國(guó)的新墨西哥州，德國(guó)在撒哈拉地區(qū)和沙烏地阿拉伯地區(qū)，

4、日本在公海海面籌劃實(shí)施該項(xiàng)方案。 利用太陽(yáng)能製氫，是以太陽(yáng)能為初級(jí)能源，然後從中取得氫。由於氫無(wú)污染，使用過(guò)程中放出能量後本身又變成水，所以是一種取之不盡、用之不竭、產(chǎn)生良性循環(huán)的理想能源。 P. 8第二節(jié) 鋰潛力之能 從鋰電池談起 金屬作為能源，已引起科學(xué)家們的關(guān)注。許多金屬在新能源的開(kāi)發(fā)上已嶄露頭角。例如人們熟知的輕金屬鋰，就是其中的一種。據(jù)估計(jì)，1克鋰的有效能量最大可達(dá)853萬(wàn)千瓦小時(shí)，比鈾-235核分裂產(chǎn)生的能量大8倍，相當(dāng)於3.7噸標(biāo)準(zhǔn)煤?，F(xiàn)代宇宙飛行器和深海潛水探測(cè)器特別需要能在無(wú)氧條件下燃燒發(fā)熱的燃料，金屬鋰就是這一理想能源。 P. 9 鋰電池更有獨(dú)到之處，它重量輕，體積小，功率

5、和能量密度大，無(wú)污染。鋰電池既為各種現(xiàn)代化的電子設(shè)備提供能源，也為大功率的機(jī)車(chē)驅(qū)動(dòng)、船艇推進(jìn)提供能源?？茖W(xué)家們認(rèn)為，鋰電池的利用是解決世界能源危機(jī)和環(huán)境污染的重要途徑，發(fā)展鋰電池生產(chǎn)已為各國(guó)所重視。目前美國(guó)開(kāi)採(cǎi)的鋰有2/3用於製作鋰電池。 P. 10 近年來(lái)，人們還青睞一種新能源金屬電池。有一種銀基電池，不但具有每公斤330千瓦/小時(shí)的能量密度，而且能提供大電流，在高速飛機(jī)、導(dǎo)彈上有著特殊的用途。美國(guó)發(fā)射的許多太空船，都相繼採(cǎi)用了這類(lèi)電池。 1981年，美國(guó)加州大學(xué)勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的庫(kù)伯和貝倫在美國(guó)電化學(xué)會(huì)議討論會(huì)上，提出了一項(xiàng)誘人的建議：用鋁代替汽油作為汽車(chē)動(dòng)力。他們研製了一種鋁空氣電池，每

6、公斤鋁能獲取300千瓦/小時(shí)的能量，可使汽車(chē)行駛1.64公里。這種新奇的電池已經(jīng)用在了電動(dòng)機(jī)車(chē)上。 P. 11 研究人員將一般汽車(chē)稍加改造，不用汽油，只需放入一些類(lèi)似餅乾的鋁合金燃料，就可以使汽車(chē)連續(xù)行駛2000公里以上。這種厚度為1公分的鋁合金，看上去與一般鋁材無(wú)區(qū)別，但它可以全部轉(zhuǎn)換成電能，用以驅(qū)動(dòng)滿載的轎車(chē)或卡車(chē)。鋁合金變成電能的秘密在一個(gè)魔盒裏。這是一個(gè)化學(xué)電池，鋁合金片作為正極，負(fù)極則是空氣。當(dāng)正負(fù)極電路一接通，鋁合金就在電解液中逐步氧化溶解，釋放化學(xué)能，然後轉(zhuǎn)化為電能。 P. 12 經(jīng)專家測(cè)定，用於汽車(chē)的鋁合金電池能產(chǎn)生500瓦功率的電能，它不必每天充電，只要更換一次鋁合金，電池就可以重複使用。鋁合金在電池中提供的能量，相當(dāng)於同體積的汽油產(chǎn)生能量的4倍。專家認(rèn)為，使用鋁合金電池的汽車(chē)體積與通常汽車(chē)動(dòng)力裝置的體積