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：

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：

美能源部认为新冠最可能源于实验室

美能源部认为新冠最可能源于实验室 近日外媒报道称，美国能源部向白宫和国会提供了一份机密情报报告，得出结论认为新冠疫情最有可能是由实验室泄漏引起的。由于美国能源部监督美国国家实验室网络，这份报告被认为具有重要意义。据消息人士称，能源部对这一判断的信心程度是「低度」。 部分共和党人一直在推动对武汉实验室泄漏论进行进一步调查，因此对于美国能源部的这一报告表示赞赏。众议院外交事务主席迈克尔麦考尔周日表示很高兴能源部得出了与他已经得出的相同结论，并呼吁拜登政府公开表示他们支持武汉实验室泄漏论。 中国外交部发言人对此表示，「实验室泄漏极不可能」是中国和世卫专家的权威科学结论，要求美方停止翻炒实验室泄漏论。 #新冠 原文链接 《华尔街日报》 《CNN Politics》 《新浪网》

韩国能源研究所发现新方法 可生产基于氨的清洁氢气

韩国能源研究所发现新方法 可生产基于氨的清洁氢气 科学家们推出了一种不使用化石燃料、利用氨生产清洁氢气的新技术，为氢动力汽车提供了一种生态友好型替代品，并有望应用于可持续能源和运输领域。图为第一个无碳氨分解反应器。图片来源：韩国能源研究院氨是氢和氮的化合物，其储氢密度是液化氢的 1.7 倍，作为最具成本效益的氢气运输方法，它正受到越来越多的关注。特别是，由于它在化肥等各个领域的应用已有 100 多年的历史，因此具备基础设施、处理和安全标准。它被认为是解决氢气储存和运输难题的最实用的解决方案。氨基无碳制氢技术的基本原理（上）。现有技术与 KIER 技术的比较（下图）。资料来源：韩国能源研究院清洁制氢工艺氨气仅由氢和氮组成，因此在分离氢气时不会排放碳。分解过程需要 600℃以上的热能，而目前使用的是化石燃料，因此会排放二氧化碳。因此，要生产清洁的氢气，即使在分解氨的过程中也必须使用无碳能源。通过利用分解反应中残留的少量氢气和氨气，研究人员能够在不使用化石燃料的情况下生产氢气。右起：研究人员 Jung Unho、Koo Kee Young、Park Youngha。资料来源：韩国能源研究院要从氨气中生成纯氢，需要使用钌（Ru）催化剂在 600℃以上的温度下分解氨气，然后通过变压吸附（PSA）技术提纯氢气。在采用这种方法时，会形成氮气和氢气的残余混合气体，并被重新用作氨分解反应器的加热元件。尽管如此，残余气体本身并不能提供足够的反应热，因此必须添加额外的热量。用创新解决方案克服挑战在现有技术中，由于使用天然气（LNG）或液化石油气（LPG）等化石燃料补充反应热不足，因此在燃烧过程中会排放二氧化碳。但是，利用这次开发的系统，通过提供氨而不是化石燃料，可以提供反应热，从源头上阻止二氧化碳的排放。利用所开发的系统，每小时可生产 5Nm3 （约 0.45 千克）纯度超过 99.97% 的高纯度氢气，这种氢气可提供给氢能电动汽车的燃料电池。此外，所生产的氢气的氮杂质浓度小于 300ppm，氨杂质浓度小于 0.1ppm。它符合氢燃料电动汽车的国际标准 ISO 14687。采用1000瓦级 PEMFC 的氨基制氢系统。资料来源：韩国能源研究院研究团队利用从氨中提取的氢气，展示了用于建筑物的 1 千瓦燃料电池系统，该系统在发电的同时不会排放二氧化碳，这是一个重要的里程碑。这项与斗山燃料电池动力事业部（Doosan Fuel Cell Power BU）合作进行的示范具有重要意义，因为它克服了二氧化碳排放问题，而这一直被认为是基于天然气（LNG）的燃料电池系统的缺点。它显示了使用清洁氢燃料电池发电的潜力。据首席研究员 Jung Unho 博士介绍，新开发的技术能够利用氨进行无碳制氢，填补了这一领域的空白，因此意义重大。该技术有望在使用清洁氢气的各个领域得到应用。他接着说："氨和燃料电池的结合为生态船提供了一种可行的动力选择。随着我们规模的扩大，我们还能在清洁氢动力领域产生重大影响"。同时，本研究得到了韩国南方电力有限公司（KOSPO）的支持。(KOSPO) 的支持下进行的。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

报告：中国去年人均能源使用量首次超过欧洲

报告：中国去年人均能源使用量首次超过欧洲 一项调查显示，随着科技和制造业的需求持续回暖，去年中国的人均能源使用量首次超过欧洲。 据彭博社星期四（6月20日）报道，美国能源研究所发布的年度报告《统计评论》说，尽管中国加大使用燃煤发电，但中国可再生能源发电能力的增幅也超越了世界其他国家的总和。 这意味着中国能源的碳强度正下降，但统计也显示中国去年消耗的污染性燃料首次超过欧洲和北美的总和。 报道称，中国的消费在数据中心、5G基础设施和汽车充电设施的扩张下得到提振，许多工厂也正全力运转以满足海外的消费需求。 亚洲协会政策研究所高级研究员柳力5月份在“碳简报”（Carbon Brief）发布的报告中也指出，随着创纪录的风能和太阳能装置增长几乎满足了中国国内增长的电力需求，加上房地产行业的放缓有助于减少高污染的钢铁和水泥行业碳排放，中国的碳排放量可能已提早达到峰值。 越来越多的证据表明，世界主要发达经济体对化石燃料的依赖可能已经见顶。根据美国能源研究所数据，由于需求下降和可再生能源的增长，欧洲去年一次性能源的使用比例自工业革命以来首次低于70%。 但美国能源研究所首席执行官尼克（Nick Wayth）说：“我们不应该忽视欧洲向中国有效出口的能源排放。” 他指出，整体统计情况实际上掩盖了不同地区能源发展的多样性。“对于发达经济体，我们观察到化石燃料需求见顶的迹象；与之形成鲜明对比的是，南半球经济体的经济发展和生活质量的提高，继续推动着化石燃料的增长。” 彭博社报道说，这凸显了许多国家面临的脱碳困境，如果欧洲能源消费和碳排放下降只是促进了其他地区的碳排放，那么应对全球气候变化的政策就起不了作用了。 2024年6月20日 8:41 AM

习近平：推动新能源高质量发展　为中国式现代化建设提供能源保障

习近平：推动新能源高质量发展　为中国式现代化建设提供能源保障 中共中央总书记习近平强调，能源安全事关经济社会发展全局。积极发展清洁能源，推动经济社会绿色低碳转型，已经成为国际社会应对全球气候变化的普遍共识。要顺势而为、乘势而上，以更大力度推动国家新能源高质量发展，为中国式现代化建设提供安全可靠的能源保障，为共建清洁美丽的世界作出更大贡献。中共中央政治局昨日下午就新能源技术与国家的能源安全进行第十二次集体学习，习近平在主持学习时又强调，实现科技自立自强，既要把握当今科技发展的大方向，又要突出问题导向和需求导向，提升科技创新投入效能。 2024-03-01 11:28:19