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氫能的利用是指將氫氣轉(zhuǎn)化為電能、熱能等。氫是通過(guò)天然氣、水電解、太陽(yáng)光合作用和其他形式獲得的能量。不像煤，石油和天然氣只能從土壤中提取。
氫能發(fā)展歷史
氫的發(fā)現(xiàn)歸功于英國(guó)化學(xué)家和物理學(xué)家亨利·卡文迪許(1731-1810)。然而早在16世紀(jì)，著名的巴拉塞爾蘇斯(Paracelsus, 1493-1541)就指出，當(dāng)鐵屑和酸接觸時(shí)就會(huì)產(chǎn)生氣體。在17世紀(jì)，弗蘭德化學(xué)家和內(nèi)科醫(yī)生Jean Baptiste van Helmont(1579-1644)偶然接觸到上述氣體，但沒(méi)有分離甚至收集它:愛(ài)爾蘭人Robert Boyle(1627-91)只是偶然收集了上述氣體，但沒(méi)有進(jìn)行研究。人們只知道它是可燃的，別的什么都不知道。1700年，法國(guó)藥劑師Nicolas Lémery(1645-1715)在他給巴黎科學(xué)院的報(bào)告中提到了這一點(diǎn)。
卡文迪許是第一個(gè)收集和研究氫的人，但他對(duì)氫的理解并不正確。他認(rèn)為水是一種元素，而氫是含有太多“燃素”的水(燃素是十八世紀(jì)化學(xué)家給化合物起的假想物質(zhì)，這種物質(zhì)通過(guò)燃燒或煅燒會(huì)釋放出來(lái)，從而構(gòu)成可燃性原理)。直到1782年，安東尼-洛朗·德·拉瓦錫(1743-94)才澄清水不是一種元素，而是一種化合物。1787年，他將這種可燃?xì)怏w命名為氫氣，意思是“水的生產(chǎn)者”，并證實(shí)它是一種元素。
作為內(nèi)燃機(jī)的燃料，氫是一種新近的應(yīng)用。氫在內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用有著悠久的歷史。人類歷史上第一個(gè)氫動(dòng)力內(nèi)燃機(jī)可以追溯到1807年，當(dāng)時(shí)法國(guó)政治家和發(fā)明家，歸化瑞士，F(xiàn)ran?ois Isaac de Rivaz(1752-1828)創(chuàng)造了一個(gè)單缸氫內(nèi)燃機(jī)。
然而，由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平有限，氫的生產(chǎn)和使用要比使用蒸汽、汽油等資源復(fù)雜得多。因此，氫動(dòng)力內(nèi)燃機(jī)被蒸汽、柴油和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)所取代。
第二次世界大戰(zhàn)期間，氫被用于V2火箭的推進(jìn)。1960年，液態(tài)氫首次被用作太空動(dòng)力的燃料。1970年，美國(guó)發(fā)射的不幸的阿波羅13號(hào)宇宙飛船使用液氫進(jìn)行火箭發(fā)射。氫已經(jīng)成為火箭工業(yè)中常見(jiàn)的燃料。
對(duì)于現(xiàn)代航天飛機(jī)來(lái)說(shuō)，更重要的是減少燃料重量和增加有效載荷。氫的能量密度非常高，即是普通汽油的三倍。這意味著航天飛機(jī)使用氫作為燃料，與傳統(tǒng)燃料的“滿箱”相比，它的重量可以減少2/3，這無(wú)疑是航天器的極大優(yōu)勢(shì)。
科學(xué)家們正在研究一艘含有“固態(tài)氫”的宇宙飛船。固體氫被用作航天器的結(jié)構(gòu)材料和能源燃料。20世紀(jì)80年代末，各種燃料電池汽車進(jìn)行了公開(kāi)測(cè)試，90年代末，小型燃料電池取代電池的可能性成為現(xiàn)實(shí)。
進(jìn)入21世紀(jì)，面對(duì)環(huán)境污染等危機(jī)，氫燃料電池發(fā)展迅速，越來(lái)越多的氫動(dòng)力汽車開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。
氫能已成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)，新能源正在頑強(qiáng)地解決當(dāng)前地球面臨的困難局面。據(jù)美國(guó)能源部的一項(xiàng)調(diào)查顯示，近年來(lái)世界各地的工業(yè)化國(guó)家都在投資開(kāi)發(fā)氫能，投資每年增長(zhǎng)20.5%。美國(guó)一直重視氫能。2003年，布什二世政府投資17億美元啟動(dòng)了氫燃料發(fā)展計(jì)劃，并提交了工業(yè)氫能生產(chǎn)技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、氫能直接應(yīng)用等重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目。2004年2月，美國(guó)能源部宣布了“氫能技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)和測(cè)試行動(dòng)計(jì)劃”。
美國(guó)
美國(guó)氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展已從系統(tǒng)實(shí)施階段過(guò)渡到評(píng)價(jià)和政策制定階段。第一個(gè)氫站于2004年5月在美國(guó)建成:第三代國(guó)內(nèi)能源站，即加利福尼亞州的固定制氫裝置，開(kāi)始了試驗(yàn)階段。
2005年7月,德國(guó)的戴姆勒克萊斯勒(1998 - 2007),第一個(gè)氫燃料電池生產(chǎn)企業(yè),成功地開(kāi)發(fā)了“第五代電池車”在美國(guó)通過(guò)設(shè)置訪問(wèn)數(shù)據(jù)記錄器的燃料電池汽車汽車:一個(gè)完整的旅行的距離5245公里,最高時(shí)速145公里/小時(shí)。毋庸置疑的是，美國(guó)氫能發(fā)展起步早，資金以及各方面投入較大，發(fā)展迅速。
中國(guó)
在中國(guó)，能源發(fā)展戰(zhàn)略的重點(diǎn)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略發(fā)展，因?yàn)橹袊?guó)的化石能源顯示其可采儲(chǔ)量相對(duì)較少:煤炭?jī)?chǔ)量1145億噸，石油儲(chǔ)量38億噸，天然氣儲(chǔ)量1.37萬(wàn)億立方米，分別占世界儲(chǔ)量的11.6%、2.6%和0.9%。中國(guó)人口多，人均資源相對(duì)不足。煤炭的人均可采儲(chǔ)量只有世界平均水平的一半，石油的人均可采儲(chǔ)量只有世界平均水平的十分之一。
在最近的五年計(jì)劃中，科技部將燃料電池汽車及相關(guān)技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)列入了國(guó)家建設(shè)科技計(jì)劃。2002年1月，中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)了科技創(chuàng)新戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃重大專項(xiàng)。重點(diǎn)研究了大功率質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和氫能源技術(shù)。
中國(guó)科學(xué)院化學(xué)物理研究所依托國(guó)家高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)——科技部電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)。75KW、150KW燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和氫動(dòng)力技術(shù)研發(fā)進(jìn)展迅速，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
這種世界領(lǐng)先的技術(shù)將加快中國(guó)盡快進(jìn)入氫能時(shí)代。除了燃料電池汽車和公共汽車，中國(guó)已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了總共超過(guò)2000公里的實(shí)驗(yàn)作業(yè)。以及世界上最大規(guī)模的燃料電池汽車示范運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目出現(xiàn)在了2008年北京奧運(yùn)會(huì)及2010年上海世博會(huì)上：100輛氫燃料電池觀光車?yán)塾?jì)接待游客2230475人次，總運(yùn)營(yíng)里程578655km。這表明中國(guó)已經(jīng)加快進(jìn)入氫時(shí)代的步伐，并在氫發(fā)展中取得了重大進(jìn)步。
參考資料：
《Hydrogen energy in the United States and China》—— Giancarlo Elia Valori
