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氢能源燃料电池的优势是什么?缺点是什么?

2022-10-31 14:45:56

氢能源燃料电池的优势是什么?缺点是什么?

1.可再生且随时可用

氢是宇宙中最丰富的元素,它是一种独特的丰富且可再生的能源,非常适合我们未来对热电联供的零碳需求。

2.氢是支持零碳能源战略的清洁灵活的能源

氢燃料电池提供了一种固有的清洁能源,在运行过程中不会对环境产生不利影响,因为副产品只是热量和水。与生物燃料或水力发电不同,氢气不需要大面积的土地来生产。美国宇航局甚至一直致力于将氢用作资源,将产生的副产品水用作宇航员的饮用水。这表明氢燃料电池是一种无毒的燃料来源,因此在这方面优于煤炭、天然气和核能,这些都具有潜在危险或难以获得。

3.比化石燃料更强大、更节能

氢燃料电池技术提供了具有良好能源效率的高密度能源。按重量计算,氢的能量含量是任何常见燃料中z 高的。高压气态和液态氢的重量能量密度约为柴油和液化天然气的三倍(约120MJ/kg),体积能量密度与天然气相似。

4.与其他能源相比效率高

氢燃料电池比许多其他能源更高效,包括许多绿色能源解决方案。这种燃料效率允许每磅燃料产生更多的能量。例如,传统的基于燃烧的发电厂以33-35%的效率发电,而氢燃料电池的发电效率高达65%。汽车也是如此,氢燃料电池使用40-60%的燃料能量,同时还能减少50%的燃料消耗。

5.几乎零排放

氢燃料电池不会像化石燃料一样产生温室气体排放,从而减少污染并改善空气质量。

6.减少碳足迹

由于几乎没有排放,氢燃料电池不会释放温室气体,在使用过程中不会产生碳足迹。

7.加注氢气时间短

氢燃料电池动力单元的加氢时间非常快,与传统内燃机车辆相似,与纯电动汽车相比明显更快。在电动汽车需要30分钟到几个小时的充电时间的情况下,氢燃料电池可以在5分钟内完成氢气加注。

8.无噪音污染

氢燃料电池不会像风能等其他可再生能源那样产生噪音污染。这也意味着,就像电动汽车一样,氢动力汽车比使用传统内燃机的汽车安静得多。

9.使用时间长

氢燃料电池在使用时间方面提供更高的效率。氢燃料汽车的续航里程与使用化石燃料的汽车相同。这优于目前由电动汽车(EV)提供的产品,电动汽车越来越多地将燃料电池动力装置用作“增程器”。与电动汽车不同,氢燃料电池也不受外界温度的显着影响,并且不会在寒冷天气中减少里程。

10.用途广泛

随着技术的进步,氢燃料电池将能够为一系列固定和移动应用提供能量。氢动力汽车只是一个例子,但它也可以用于较小的应用,如家用产品以及更大规模的加热系统。与ICE动力装置类似,与基于电池的动力(即动力与质量成线性比例)相比,能量存储容量(即燃料箱)和发动机尺寸的功能是分离的,因此在设计上提供了极大的灵活性。

11.供电多元化

氢燃料电池有可能减少一个国家对化石燃料的依赖,这将有助于全球能源和电力供应的多元化。这也将避免因库存减少而导致化石燃料价格上涨的问题。

氢燃料电池的缺点是什么?

尽管氢燃料电池具有众多优点,但仍有一些缺点和挑战需要解决:

1.氢气提取

尽管是宇宙中z丰富的元素,但氢本身并不存在,因此需要通过电解从水中提取或从碳化石燃料中分离出来。这两个过程都需要大量的能量才能实现。这种能量可能比从氢本身获得的能量更多,而且价格昂贵。

2.需要投资

氢燃料电池需要投资才能发展成为真正可行的能源。需要政策,时间和金钱投入到开发中,以改进和成熟技术。简而言之,发展广泛且可持续的氢能源的全球挑战是如何以z具成本效益的方式z好地逐步建立“供需”链。

3、原材料成本

通常需要铂和铱等贵金属作为燃料电池和某些类型的水电解槽的催化剂,这意味着燃料电池(和电解槽)的初始成本可能很高。这种高昂的成本阻止了一些人对氢燃料电池技术的投资。为了使氢燃料电池成为所有人的可行燃料来源,需要降低此类成本。

4.总成本

目前,氢燃料电池单位电力的成本高于其他能源,包括太阳能电池板。这可能会随着技术的进步而改变,但目前这种成本是氢广泛使用的障碍,即使它一旦生产效率更高。这笔费用还会进一步影响成本,例如氢动力汽车的价格,目前不太可能被广泛采用。

5.储氢

氢的储存和运输比化石燃料所需的更复杂。这意味着要考虑将氢燃料电池作为能源的额外成本。

6.基础设施

由于化石燃料已经使用了几十年,因此这种电源的基础设施已经存在。氢燃料电池技术在汽车应用中的大规模采用将需要新的加油基础设施来支持燃料电池汽车的应用。

7.高度易燃

氢气是一种高度易燃的燃料来源,随之而来的安全问题应该考虑充分。

结论

氢燃料电池作为z好的可再生能源之一的优势是显而易见的,但要充分发挥氢作为未来脱碳能源系统的关键推动力的潜力,仍有许多挑战需要克服。

从积极的方面来看,氢燃料电池可以在不久的将来为固定和移动应用提供完全可再生和清洁的电源。为实现这一目标,需要扩大脱碳氢生产和燃料电池制造,并制定所需的监管框架以明确定义商业部署模型。预计将进一步技术进步以降低开采、储存和运输的相关成本,并进一步投资支持它的基础设施。

氢能成为满足我们未来能源需求的z佳解决方案,但这需要政治意愿和投资才能实现。然而,随着化石燃料耗尽,氢可能成为满足我们全球能源需求的关键解决方案。

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