什么是氫能？

宇宙由多種成分的混合物組成。每個組成部分在世界構成中都起著至關重要的作用。宇宙中最豐富的成分包括氫、　氮和氧。氫是最普遍的組成部分，占宇宙的７５％，它在生命的可持續性中發揮著更大的作用。除了幫助其他不同的生物生存之外，還可以利用氫來產生能量。

氫幾乎存在于所有植物中，也自然存在于水中。盡管太陽中氫氣的百分比更高，但該氣體太輕，以至于在由陽光傳播時，它實際上已從地球表面消失。因此，為了有效地獲得氫氣，必須從水、天然氣或生物質中加以利用　。

氫是所有地球元素中最基本的元素。

氫原子由一個質子和一個電子組合而成。因此，它非常豐富，但實際上并不是作為一種單獨的物質形式存在的。

相反，它通常與其他元素結合在一起。要從其伴隨物質中分離出氫氣，需要付出很多努力，但它會產生強大而近乎清潔的能源。作為氣體，它可以用在燃料電池中為發動機提供動力。

氫氣是通過一種稱為電解的技術從水中提取的，該技術涉及在水中流過大電流以分離氫和氧原子。電解過程非常昂貴，因為它涉及高能量消耗。

電解過程中用于發電的能量來自化石燃料，例如石油、天然氣或煤炭。還可以利用太陽能，風能和水力發電等可再生能源來確保沒有溫室氣體排放。

通過這種方法獲得一定量的氫氣仍在研究中，以建立一種可行的以相對較低的成本在國內生產氫氣的方法。

氫氣提取的另一種方法是蒸汽－甲烷重整或蒸汽提取，這需要將甲烷中的氫原子與碳原子分離。這是用于大量獲取氫氣的當前技術。蒸汽－甲烷重整的不利之處在于，它會向大氣排放大量溫室氣體，　例如二氧化碳和一氧化碳，這是造成全球變暖的根源。

為了從氫氣中獲得電能，它被輸送到燃料電池，并在其中與氧氣結合，結果是發生化學反應，產生電能和熱量。氫氣也可以燃燒以驅動車輛發動機。該化學反應的副產品是水和碳，用于生產甲烷和煤。

氫氣的各種用途

氫是氯堿工業的副產品。早先，它部分地用于非能源應用，而平衡部分則是向外張開或排空到大氣中。目前，副產物氫被用于生產化學品和俘獲（主要是能源）應用。

氫氣用于非能源用途，例如在化肥工業和煉油廠中。還開發并展示了用氫氣為燃料的小型發電機組，燃料電池客車，三輪車，兩輪車（摩托車）以及催化燃燒系統。

氫能的優勢

１．它是可再生能源，供應充足

氫由于多種原因是一種豐富的能源，主要是因為它的供應豐富。利用它可能需要大量資源，但沒有其他能源像氫一樣無限。從根本上講，這意味著它不可能像其他能源一樣耗盡。

２．大量本地產生氫氣的來源

氫氣可以在現場使用或集中生產，然后再分配。氫氣可以由甲烷，汽油，生物質，煤或水產生。諸如污染量，技術挑戰和能源需求之類的因素取決于所使用的來源。

３．實際上是一種清潔能源

當氫氣燃燒產生燃料時，副產物是完全安全的，這意味著它們沒有已知的副作用。航空公司實際上使用氫作為飲用水源。氫氣被利用后，通常會轉化為船上或太空站的宇航員的飲用水。

４．氫能無毒

它是一種無毒物質，很少用于燃料。這意味著它對環境友好，不會對人體健康造成任何傷害或破壞。

與其他燃料來源（如核能，　天然氣）相比，這方面是首選　，它們極度危險或難以安全利用。它還允許在不允許使用其他形式燃料的地方使用氫氣。

５．氫氣的使用大大減少了污染

當氫與燃料電池中的氧氣結合時，會產生電能，該電能可用于為車輛提供動力或驅動電動機作為熱源，并用于許多其他用途。當它與氧氣結合時，唯一的副產物是水和熱量，這是使用氫氣作為能量載體的優勢。

在生產過程中使用可再生能源（例如水或太陽能）時，使用氫燃料電池不會釋放二氧化碳和其他溫室氣體或其他微粒。

６．比其他能源效率更高

氫氣是一種有效的能源類型，因為與柴油或汽油相比，它每磅燃料都能傳遞大量能量。從根本上講，這意味著與使用等量汽油的汽車相比，利用氫能的汽車將行駛更多的里程。

例如，與通常以３３％至３５％的效率發電的常規基于燃燒的發電廠相比，氫燃料電池能夠以高達６５％的效率發電，容量約為后者的三倍。

７．用于為太空飛船提供動力

氫能的效率和功率使其成為宇宙飛船的理想燃料來源。它的功率是如此之高，以至于它能夠迅速將飛船發射到探索任務中。

這也是執行這種能源密集型任務的最安全的能源形式。實際上，氫能的強度是汽油和其他基于化石的燃料的３倍。理想情況下，這意味著您需要更少的氫氣來完成一項繁重的任務。

它還為飛機，輪船，汽車以及便攜式和固定式燃料電池應用提供動力。在汽車中使用氫氣的不利之處在于，實際上很難將其存儲在低溫或高壓儲罐中。

８．可持續生產系統

電解是將水分離為氫和氧的方法。在這種情況下，可再生能源可用于為電解池提供動力，以從水中產生氫氣，從而提供獨立于石油產品的可持續系統，并且無污染，不產生排放。用于為電解池供電的一些可再生資源是風能，水能，太陽能和潮汐能。

在電解器中產生氫氣后，可將其用于燃料電池中以發電。燃料電池過程中產生的副產物是水和熱量。如果燃料電池在高溫下運行，則可以將系統設置為熱電聯產發電機，并將廢熱用于加熱。

氫能的缺點

盡管氫能具有許多令人欽佩的好處，但對于大多數政府和公司而言，氫能并不是真正可取的，清潔且廉價的能源。在氣態下，它非常易揮發。

盡管它的揮發性使它在完成眾多任務方面比其他能源更具優勢，但同樣會使其使用和解決方法存在風險。氫能的一些缺點包括：

１．氫能源價格昂貴

電解和蒸汽重整是氫提取的兩個主要過程，非常昂貴。這是其在全球范圍內未得到廣泛使用的真正原因。如今，氫能主要用于為大多數　混合動力汽車提供動力。

需要大量的研究和創新才能發現廉價和可持續的方式來利用這種形式的能源。在此之前，氫能將僅保留給富人。

２．儲存并發癥

氫性質之一是它具有較低的密度。實際上，它的密度比汽油小得多。這意味著必須將其壓縮為液態，并在較低的溫度下以相同的方式存儲，以確保其作為能源的有效性和效率　。

該原因也解釋了為什么必須始終在高壓下存儲和運輸氫氣，這就是為什么運輸和普遍使用遠非可行的原因。

３．它不是最安全的能源

氫的功率絕對不應被低估。盡管汽油比氫危險一些，但氫是高度易燃和易揮發的物質，經常引起人們對其潛在危險的關注。與氣體相比，氫氣缺乏氣味，這使得幾乎不可能進行泄漏檢測。要檢測泄漏，必須安裝傳感器。

４．棘手的四處走動

由于氫的輕巧，運輸氫是一項艱巨的任務。石油可以安全運輸，因為它大部分是通過管道推動的。

煤炭可以方便地用自卸車運輸。當考慮大量運輸氫時，氫也帶來了挑戰，這就是為什么氫主要只以小批量運輸的原因。

５．取決于化石燃料

氫能是可再生的，對環境的影響最小，但是將其與氧氣分離需要其他不可再生的資源，例如煤，石油和天然氣。生產氫燃料仍需要化石燃料。