科学简单点:什么是氢能源?

科学简单点:什么是氢能源? 但是,如果我们的飞机和汽车不向环境排放有害的温室气体,而是利用太阳或风力发电,以水为燃料呢?如果这种可再生燃料可以为电网提供后备电力,并且可以从全国各地的加油站购买呢?在这段科学 101 视频中,科学家 Debolina Dasgupta 和 Nancy Kariuki 介绍了氢能的科学、技术和应用。氢是最简单的化学元素或原子类型,我们星球上的水中存在大量的氢。它可以通过水循环自然更新,用作燃料时也不会释放有害物质。由于这些原因,氢气可以在促进清洁环境和减少从交通到电网等领域的温室气体排放方面发挥重要作用。美国能源部阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的科学家们正在利用世界一流的设施和专业知识来降低制氢成本,并为氢动力汽车开发经济实惠的燃料电池。他们还在评估氢的生产、运输、储存和使用方法,以最大限度地减少温室气体排放。科学家们正在努力利用氢气中的能量将这一愿景变为现实,氢气有望在促进更清洁的环境和实现美国到 2050 年实现碳净零排放的目标方面发挥重要作用,换句话说,就是以与碳排放相同的速度从大气中清除碳。氢是最简单的化学元素或原子类型。它仅由一个质子和一个电子组成。它也是最丰富的元素,约占宇宙中已知物质的 75%。水和生物体中都含有大量的氢。我们星球上的水中蕴含着丰富的氢气,它可以通过水循环自然更新。当用作燃料时,它不会释放出碳,因此是一种很有前途的清洁能源。资料来源:阿贡国家实验室氢分子由两个氢原子组成,可用于生产无碳能源。氢分子携带大量能量;一磅氢的能量几乎是一磅汽油或柴油的三倍。然而,氢分子在地球上并不丰富,只占大气层的不到 0.0001%。因此,氢必须从含有氢的其他物质中产生。不使用化石燃料的最常见制氢方法是利用电力将水(H2O)分离成氢(H2)和氧(O2)。这一过程被称为水电解,是一种很有前景的无碳制氢方法,因为电力可以来自核能或可再生能源,如风能和太阳能。科学家和工程师们正在努力改进水电解制氢工艺并降低其成本。在电解过程中,水在阳极分裂成氧气、氢离子和电子。电解质材料允许氢离子通过,但迫使电子单独流向阴极,两者在阴极重新结合形成氢气,用作燃料。资料来源:阿贡国家实验室他们还在开发通过利用和模仿光合作用等生物过程,将太阳能和水直接转化为氢气的方法。氢气生产出来后,有几种使用氢气作为能源的方法。最主要的是燃料电池,它能将氢气和氧气中储存的化学能转化为电能。与汽油发动机不同,燃料电池不会排放二氧化碳等有害气体。与电池不同,燃料电池系统不需要长时间停机充电。与汽油发动机一样,燃料电池系统也可以使用氢气进行补充燃料。氢可以在燃料电池中使用,也可以在发动机中作为燃料燃烧。科学家和工程师们正在努力改进这些技术,以取代化石燃料在交通和电网中的使用。资料来源:阿贡国家实验室正在为汽车、卡车、叉车、公共汽车、轮船和火车开发的一种氢燃料电池将氢分子分裂成电子和质子。电子被迫流经电路,产生可用的电力。同时,质子能够通过薄膜,最终与电子重新结合,并与空气中的氧分子发生反应,生成水,这是唯一的排放物。美国能源部阿贡国家实验室的科学家们正在利用世界一流的设施和专业知识推动氢科学和技术的发展。研究人员正在降低制氢成本,为氢动力汽车开发经济实惠的燃料电池。他们还在评估氢的生产、运输、使用和储存方法,以最大限度地减少温室气体排放。编译自:ScitechDaily相关文章:科学简单点:什么是超级计算?科学简单点:什么是人工智能?科学简单点:什么是量子力学?科学简单点:什么是水力发电?科学简单点:什么是核能?科学简单点:什么是气候复原力?科学简单点:什么是纳米科学?科学简单点:什么是暗物质和暗能量?科学简单点:什么是 X 射线光源?科学简单点:什么是自主发现? ... PC版: 手机版:

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能加氢的两轮车 台铃氢能源电动车批量下线:续航100km 官方介绍,台铃氢能源电动车主电源为氢燃料,储氢瓶氢气纯度≥99.999%。氢燃料电池的原理,简单来说相当于一个“发电机”,即通过燃料内氢和氧相结合的化学反应产生电能,源源不断为车辆供电,驱动电动车前行,因此做到了污染物“零排放”。车型搭载的QL-H固态储氢瓶,瓶口低于0.07MP,通过氢气和氧气通过燃料电池发生化学反应,实现氢气的充放功能。在供电设计上,车型还搭载了混动电源磷酸铁锂电池,具备350W额定功率。当车辆运行时,氢燃料电池作为牵引主动力,锂电池则在启动加速阶段提供辅助动力;车辆惰行、停止时,燃料电池为锂电池充电;制动时,锂电池回收制动能量,实现能量的循环利用。 ... PC版: 手机版:

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中国石化建成华南地区最大氢燃料电池供氢中心 6 月 30 日,广州石化氢燃料电池供氢中心扩能改造项目机械竣工,进入生产准备阶段。项目包括 5200 标准立方米 / 小时氢气提纯装置,加氢母站及配套单元,这是中国石化建成的华南地区最大氢燃料电池供氢中心。该项目投用后,广州石化燃料电池氢总产能将突破 5100 吨 / 年,氢气充装位增加至 8 个,可有效满足粤港澳大湾区乃至华南地区用氢需求。

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通用汽车正在为美国能源部试点开发氢动力中型卡车车队 通用汽车公司的项目负责人雅各布-洛齐尔(Jacob Lozier)说:"我们将设计、设计和开发一支氢燃料电池中型卡车车队以展示我们燃料电池的能力和优势如何帮助现实世界中的车队客户"。这些卡车的开发将获得能源部超级卡车项目的资助,该项目旨在减少重型和中型车辆的碳排放。该项目总耗资 6500 万美元,其中 2600 万美元来自能源部,其余资金由通用汽车及其合作伙伴提供。这些卡车将与今天的雪佛兰 Silverado 5500 中型卡车共享外观设计。但在引擎盖下,它们将使用通用汽车公司 Hydrotec 部门开发的氢燃料电池。该汽车制造商正在开发其他一些与氢有关的项目,包括移动发电机、水泥搅拌机和重型汽车。通用汽车还与本田公司成立了一家合资企业,为多种产品开发氢燃料电池。通用汽车将把燃料电池卡车交付给位于亚特兰大的天然气和电力公司 Southern Company,作为其工地的车间用车。该汽车制造商还设想将这些卡车用于农业生产和市政服务。通用汽车还将与 Nel ASA 合作,使用这家挪威公司的 PEM 电解器,努力以更可持续的方式制造氢气。氢燃料电池使用压缩氢作为燃料,唯一的排放物是水蒸气。最近,许多汽车制造商都在开发重型车辆和移动发电机时,看中了这项技术的优势,并将其作为进一步淘汰污染严重的燃气车辆、实现自身气候目标的一种途径。按体积计算,氢气的能量含量较低,这使得氢气的存储成为一项挑战,因为氢气需要高压、低温或化学过程才能紧凑存储。克服这一挑战对轻型车辆非常重要,因为它们通常在燃料储存方面的尺寸和重量能力有限。拜登政府最近提出了新的税收指导方针,旨在降低氢气生产成本,使其成为污染较少的化石燃料替代品。但问题是,大多数氢气都是在化石燃料的帮助下生产出来的,主要是通过一种叫做蒸汽甲烷转化的工艺,这种工艺会产生二氧化碳排放。甲烷是一种比二氧化碳更强的温室气体,从生产到最终使用的整个供应链中都会有甲烷泄漏。但通用汽车表示,一旦有了更清洁的制氢方法,它将致力于采用这种方法。通用汽车加氢技术部执行董事 Charles Freese 说:"但我们现在的做法是不考虑氢的来源。"加氢的主要障碍是美国几乎完全没有加氢基础设施。据氢燃料电池合作组织称,加利福尼亚州只有 55 个加氢站,这基本上是全国的总和。而且加氢费用昂贵,据能源部估计,每辆车的加氢费用高达 90 美元。"我们知道如何制造氢燃料电池,"弗雷斯说,"但将其作为一个生态系统的一部分来展示,就能开始平衡氢的供应和加注,以及卡车的使用和应用。这些都是我们要通过这支车队展示的内容。" ... PC版: 手机版:

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本田推出氢燃料电池重型半挂卡车

本田推出氢燃料电池重型半挂卡车 访问:NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 这辆卡车使用本田公司的新型燃料电池系统,该公司与通用汽车公司在密歇根州布朗斯敦的燃料电池系统制造合资企业目前正在生产这种系统。燃料电池系统的耐用性是前几代系统的两倍,但成本只有前几代系统的三分之二,本田将其定位为过去十年来与通用汽车共同制定的氢能业务战略的核心。氢燃料电池使用压缩氢作为燃料,唯一的排放物是水蒸气。最近,许多汽车制造商都在开发重型车辆和移动发电设备时,看中了这项技术的优势,并将其作为进一步淘汰污染严重的燃气车辆、实现自身气候目标的一种途径。按体积计算,氢气的能量含量很低,这就给氢气的储存带来了挑战,因为氢气需要高压、低温或化学处理才能被紧凑地储存起来。克服这一难题对于轻型汽车来说非常重要,因为轻型汽车的燃料储存尺寸和重量往往有限。但是,由于价格高昂和加气基础设施薄弱,氢气也是一项风险极高的投资。目前只有少数几种氢能汽车可供销售,由于加利福尼亚州在加氢站方面的投资不多,因此大部分市场都集中在该州。但即便如此,前景也相当黯淡,壳牌公司今年早些时候宣布关闭其在加利福尼亚州的所有七个氢燃料加注站。根据氢燃料电池合作组织(Hydrogen Fuel Cell Partnership)的数据,2024 年第一季度美国新售出的氢燃料电池汽车只有区区 223 辆,比去年同期下降了 70%。尽管如此,本田仍然看好氢能,尤其是在商用车方面。而且,通用汽车是本田随时准备好的合作伙伴,该公司也正在研究燃料电池技术的多种应用。 ... PC版: 手机版:

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科学简单点:什么是核能? 罗杰-布隆奎斯特(Roger Blomquist)是核工程部门的首席核工程师,他将为您解析核能世界上最大、最可靠的清洁能源。美国每天有数千万人依靠核能发电,为他们的家庭提供电力。将核能转化为电能的过程始于核反应堆。在反应堆中,一种名为铀的元素的原子发生分裂,产生热量。热量被用来产生蒸汽,然后蒸汽被用来转动风力涡轮机,进而产生电力。与燃料燃烧相比,核能发电过程不会释放二氧化碳、烟尘或其他有害化学物质,因此是一种零排放能源。原子分裂时,核反应堆会释放热量,这一过程被称为裂变。原子是物质的组成部分,由三种粒子组成中子和质子结合在一起,形成所谓的原子核;电子是绕原子核旋转的带负电荷的粒子。核反应堆分裂铀原子(一种轻微放射性元素),形成热量。这一过程会释放出热量和中子。其中一些中子继续与其他铀原子碰撞,导致它们发生裂变,从而使核反应持续进行。这一系列裂变反应都发生在核反应堆中被称为"燃料棒"的部分内。"燃料棒"是一个焊接封闭的长圆柱形管,内装铀。一个燃料组件由 100 到 200 根燃料棒组成。整个反应堆堆芯由数百个燃料组件组成,这些燃料组件被挤压成一个大圆柱形,因此一个反应堆堆芯中通常有数万根燃料棒。在典型的核电站中,水流过反应堆堆芯中的燃料棒对其进行冷却。这种热量会提高水的温度,使其变成蒸汽。蒸汽被输送到与发电机相连的涡轮机。蒸汽压力使涡轮机旋转,有点像风车。发电机和所有其他发电机一样,利用涡轮机的机械运动来发电。最后,蒸汽在通过涡轮机后会被冷却,转换成水,以便再次使用。与燃烧化石燃料不同,裂变不会释放二氧化碳、烟尘或其他有害化学物质,因此它是一种零排放能源。虽然最常见的两种类型是压水反应堆(PWR)和沸水反应堆(BWR),但新的核反应堆设计已经开发出来。如今,核反应堆的开发仍在继续,因为这些技术和更新的先进反应堆技术可以帮助满足世界日益增长的能源需求,同时不会导致全球变暖。美国能源部(DOE)阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)等实验室站在推动核能发展的最前沿。在能源部的支持下,阿贡的科学家们正在研究新的反应堆设计和燃料循环技术,这些设计和技术可以提高安全性、提高核电厂的运行效率、减少核废料的数量并缩短建造时间和降低成本。他们的工作建立在该实验室悠久的核研究传统之上。从 20 世纪 40 年代开始,阿贡在开发核能的和平用途方面一直处于领先地位。阿贡的研究、设计和实验构成了当今所有商用核反应堆的基础,同时阿贡的研究人员也站在下一代反应堆新进展的最前沿。核电站原理图:当脆弱的铀-235(U-235)原子核被中子撞击时,核反应堆中的铀就会分裂或裂变,从而产生热量。与此同时,裂变会产生几个中子,这些中子会继续引起更多的裂变,从而提供平稳、稳定的热量供应,用于发电。使用极少量的燃料就能产生巨大的热量,进而产生电力。可靠的清洁能源,可在美国经济去碳化过程中发挥重要作用。相关文章:科学简单点:什么是超级计算?科学简单点:什么是人工智能?科学简单点:什么是量子力学?科学简单点:什么是水力发电? ... PC版: 手机版:

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科学简单点:什么是纳米科学?

科学简单点:什么是纳米科学? "纳米"一词的意思是某物的十亿分之一。纳米科学中的"纳米"指的是纳米,即十亿分之一米(1 米 = 3.3 英尺)。那到底有多小?在这段"科学 101:什么是纳米科学"的视频中,助理科学家徐杰解释了什么是纳米科学,以及阿贡纳米材料中心(CNM)如何应用纳米科学。纳米科学是一门研究微小到只有最精密的高科技显微镜才能看到的尺寸的科学。它是所有科学中最热门的话题之一。每年,数百名科学家从世界各地来到 CNM,研究原子和分子尺度的材料特性。通过推进我们对这种尺度的材料结构的理解,阿贡的科学家们(如徐和许多其他科学家)对纳米尺度的特性以及如何将它们用于实际用途有了更深入的了解。凭借这些知识,他们正在设计和制造下一代材料。这些材料将带来可持续的绿色技术、更高效的大规模制造、新药物、对阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等脑部疾病的创新治疗、改良的电池材料、更好的电子设备等。假设你身处爱丽丝梦游仙境的世界,偶然发现瓶子里有一种神奇的药水,瓶子上写着"DRINK ME"。你喝了一口,就缩小了 1500 倍。你现在的大小只有一毫米,只有小雨滴那么高。好奇的你又喝了一口魔药,体积缩小了一千倍。你现在只有一微米大小,和雨滴中漂浮的细菌差不多大。你再喝一口,又缩小了一千倍。在达到纳米级大小后,你现在只比由两个氢原子和一个氧原子组成的单个水分子大三倍左右。在一颗雨滴中,有超过六千万亿个水分子。六千万是数字 1 后面加 21 个 0。由于所有材料都是由原子和分子构成的,因此这种超微尺度的科学为社会带来了许多益处。而相同的原子和分子以不同的方式结合在一起,可以产生无穷无尽的特性。它们可以变得更柔软或更坚固,可以更好地导热或导电,可以以不同的方式反射光线,等等。在阿贡国家实验室,纳米材料中心(CNM)是美国能源部在纳米科学和技术领域的五个中心之一。通过推进我们对材料、分子和化学过程在这一尺度上的理解,这些中心的科学家们对如何产生可用于实际用途的特性有了更深入的了解。利用这些知识,他们正在设计和制造下一代材料和分子。这些研究将带来可持续绿色技术、更高效的大规模制造、新药物、阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等脑部疾病的治疗、改良电池材料、新型量子信息和传感设备等。资料来源:阿贡国家实验室只有最高科技的显微镜才能看到的结构。纳米结构的一个或多个尺寸比人的头发丝粗细小十万倍,比金原子或水分子大不了多少。纳米结构的种类数不胜数。20 世纪 80 年代,随着降压球的发现,人们对纳米结构产生了浓厚的兴趣。BUCKYBALL以建筑师巴克明斯特-富勒(Buckminster Fuller)的名字命名,由 60 个碳原子连接成足球形状。它的合成促成了碳纳米管和石墨烯的发明。石墨烯这种纳米材料是由厚度不到一纳米的碳原子组成的平面薄片。尽管超薄,石墨烯的强度却比钢铁高出 200 倍。碳纳米管科学家可以将石墨烯卷起形成纳米管。这种形状在许多应用中都很有吸引力,如制造超强纤维和织物。它还可作为添加剂用于强化航空航天飞行器。编译自:ScitechDaily相关文章:科学简单点:什么是超级计算?科学简单点:什么是人工智能?科学简单点:什么是量子力学?科学简单点:什么是水力发电?科学简单点:什么是核能?科学简单点:什么是气候复原力? ... PC版: 手机版:

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