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氢燃料

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氢燃料(英语:hydrogen fuel)是与氧气燃烧的零排放燃料,可以用于燃料电池内燃机。它已经开始用于商用燃料电池车,并且已经在燃料电池公车中使用了很多年。除了氢能载具外,氢燃料也被用作航天器推进的燃料。

截至2018年,绝大多数氢气(约95%)来自于化石燃料通过甲烷蒸汽重组或部分氧化,以及煤气化;仅有少数氢气生产是通过零排放的新途径,如生物质气化、水电解[1][2]、太阳热化学(太阳燃料[3]等。

氢是元素周期表中最轻的元素。由于氢的重量小于空气,因此氢在大气中上升,因此很少以其纯净形式出现[4]。在空气中燃烧的纯氢气火焰中,氢气与氧气反应形成并释放能量

2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O (g) + 能量

如果像通常情况那样在大气中代替纯氧进行氢气燃烧,则氢气燃烧会产生少量的氮氧化物水蒸气

释放能量使氢能够用作燃料。在电化学电池中,可以相对较高的效率使用该能量。如果仅将其用于加热,则适用热效率的常规热力学限制。

氢通常被认为是一种能量载体,如,因为它必须从诸如太阳能、生物质、电或者如天然气碳氢化合物产生[5]。使用天然气进行常规产氢会产生重大的环境影响;与使用任何碳氢化合物一样,也会排放二氧化碳[6]。同时,向天然气中添加20%的氢气(不影响燃气管道和家用电器的最佳份额)可以减少由加热和烹饪引起的二氧化碳排放[7]

参考文献

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  1. ^ Roberts, David. This company may have solved one of the hardest problems in clean energy. Vox. 2018-02-16 [2019-10-30]. (原始内容存档于2019-11-12) (英语). 
  2. ^ Ogden, J.M. Prospects for building a hydrogen energy infrastructure. Annual Review of Energy and the Environment. 1999, 24: 227–279. doi:10.1146/annurev.energy.24.1.227. 
  3. ^ Q & A: DLR's Christian Sattler on the Role of Solar Thermochemistry in Green Hydrogen Production. SolarPACES.org. (原始内容存档于2020-07-19). 
  4. ^ Altork, L.N. & Busby, J. R. (2010 Oct). Hydrogen fuel cells: part of the solution. Technology & Engineering Teacher, 70(2), 22-27.
  5. ^ Florida Solar Energy Center. (n.d.). Hydrogen Basics. Retrieved from: http://www.fsec.ucf.edu/en/consumer/hydrogen/basics/index.htm页面存档备份,存于互联网档案馆
  6. ^ Zehner, Ozzie. Green Illusions. Lincoln and London: University of Nebraska Press. 2012: 1–169, 331–42 [2020-09-12]. (原始内容存档于2020-04-04). 
  7. ^ Climate change hope for hydrogen fuel. BBC News. 2 January 2020. (原始内容存档于2020-07-20).