Red idiomática china - citas motivacionales - Solicitando un artículo de química sobre tecnologías energéticas futuras. 1 Introducción El petróleo y el gas natural, dos fuentes de energía de hidrocarburos naturales, no son renovables. Con el creciente consumo de combustibles fósiles, eventualmente se agotará. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de encontrar una energía. fuente independiente de combustibles fósiles y con reservas suficientes de energía nueva. La energía del hidrógeno es este tipo de energía. La investigación sobre la energía del hidrógeno también atiende a las políticas de protección ambiental cada vez más estrictas de los países industrializados, por lo que la investigación sobre la energía del hidrógeno en varios países se está volviendo cada vez más activa. El número atómico del hidrógeno es 1. Es un gas a temperatura y presión normales y puede convertirse en líquido a temperaturas ultrabajas y alta presión. Como fuente de energía, el hidrógeno tiene las siguientes características: 1) El hidrógeno representa el 75% de la masa del universo y tiene una gran capacidad de almacenamiento. 2) El hidrógeno tiene un alto poder calorífico, 3 veces mayor que el de la gasolina. 3) El hidrógeno tiene buena combustibilidad, se enciende rápidamente y es inflamable en el rango del 3% al 97%. 4) El hidrógeno tiene buena reciclabilidad y el agua generada por la reacción de combustión se puede utilizar para preparar hidrógeno para su reciclaje. 5) El hidrógeno tiene muchos usos. Puede generar energía térmica, usarse en pilas de combustible y también puede convertirse en hidrógeno sólido como material estructural. El Dr. Economides, un famoso experto en petróleo estadounidense, predice que la energía que dominará el mundo en el futuro será la energía del hidrógeno. 2 Principales campos de aplicación de la energía del hidrógeno 2.1 2 Aeroespacial Ya en la Guerra M se utilizaba hidrógeno como propulsor líquido del cohete A-2. El cohete de despegue utilizado por la nave estadounidense de alunizaje Apolo en 1970 también utilizó hidrógeno líquido como combustible. Actualmente, los científicos están trabajando en una nave espacial de "hidrógeno sólido". El hidrógeno sólido se utiliza no sólo como material estructural para naves espaciales, sino también como combustible energético para naves espaciales. Durante el vuelo, todos los componentes no vitales de la nave espacial pueden consumirse como energía y la nave espacial puede volar durante más tiempo. 2.2 Durante muchos años se han llevado a cabo investigaciones sobre el uso del hidrógeno como combustible en aviones supersónicos y aviones de pasajeros intercontinentales de largo alcance, que ahora han entrado en las etapas de prototipo y vuelo de prueba. Según las previsiones europeas de Airbus, en 2004 los aviones fabricados en Europa utilizarán hidrógeno líquido como combustible. Las empresas alemanas Daimler-Benz Aerospace y Roscosmos comenzaron experimentos en 1996 y sus avances confirmaron la seguridad del uso de hidrógeno líquido en aviones bimotores. Estados Unidos, Alemania, Francia y otros países utilizan metales hidrogenados para almacenar hidrógeno. Japón utiliza hidrógeno líquido como combustible para ensamblar un vehículo de demostración con pila de combustible y lo ha probado en millones de kilómetros de carreteras. Tiene buena economía, adaptabilidad y seguridad. Estados Unidos y Canadá planean utilizar locomotoras propulsadas por hidrógeno líquido y oxígeno líquido en grandes ferrocarriles desde el oeste hasta el este de Canadá. 2.3 Además de en la industria del automóvil, los sistemas de generación de energía con pilas de combustible también se utilizan ampliamente en el ámbito civil. Generación de energía de hidrógeno, almacenamiento y transmisión de energía mediante medios de hidrógeno, aires acondicionados de hidrógeno, refrigeradores de hidrógeno, etc. , algunos se han implementado, otros están en desarrollo y otros aún se están explorando. En la actualidad, el desarrollo de sistemas de generación de energía con pilas de combustible también está en pleno apogeo: se están desarrollando sistemas de pequeñas centrales eléctricas que utilizan PEMFC como dispositivos de conversión de energía y grandes centrales eléctricas basadas en SOFC. 2.4 Otros sistemas de pilas de combustible basados ​​en la energía del hidrógeno se utilizan no sólo para la generación de energía civil y para automóviles, sino también para aplicaciones militares. Alemania y Estados Unidos han desarrollado submarinos nucleares propulsados ​​por PEMFC. Este tipo de submarino tiene las ventajas de una gran resistencia, buen ocultamiento y ausencia de ruido, y es el preferido por varios países. 3 Principales cuestiones en la aplicación de la energía del hidrógeno 3.1: ¿Se puede utilizar ampliamente el hidrógeno en la producción de hidrógeno? Basándose en la tecnología de producción de hidrógeno, las principales tecnologías de producción de hidrógeno actuales son: 1) Las principales direcciones de investigación son el uso de combustibles fósiles, la energía nuclear, la energía solar, la energía hidráulica, la energía eólica y la energía mareomotriz electrolizan el agua para producir hidrógeno, entre las cuales la investigación sobre la producción de hidrógeno utilizando energía solar es la más prometedora. 2) El método de descomposición del agua en el ciclo termoquímico para producir hidrógeno consiste en agregar intermedios; el sistema de reacción del agua, y después de diferentes etapas de reacción, el agua finalmente se descompone en hidrógeno y oxígeno, los intermedios no se consumen; 3) La producción de hidrógeno fotoquímico es para promover la hidrólisis para producir hidrógeno bajo la acción de fotocatalizadores; 4) Hidrógeno de combustible fósil; La producción es un método para extraer químicamente hidrógeno de minerales, como el carbón, coquización y gasificación. 5) La producción de hidrógeno a partir de biomasa es un método de extracción de hidrógeno de organismos vivos mediante craqueo o gasificación. 6) Recuperación de hidrógeno como subproducto de diversos procesos químicos, como la industria cloro-álcalina y la industria metalúrgica. Los métodos de producción de hidrógeno, como la electrólisis del agua y la producción de hidrógeno a partir de biomasa, se han extendido a gran escala. Entre ellos, el método de producción de hidrógeno en agua mediante electrólisis de bajo costo seguirá siendo el método principal para la preparación a gran escala de energía de hidrógeno en el futuro, y el consumo de energía aún debe reducirse en las aplicaciones actuales. 3.2: Existen aproximadamente cinco métodos de almacenamiento de hidrógeno en aplicaciones prácticas en la industria del transporte de hidrógeno, a saber: (1) almacenamiento atmosférico, como gabinetes de gas húmedo y almacenamiento subterráneo (2) recipientes de alta presión, como recipientes a presión de acero y acero; cilindros de gas; (3) Almacenamiento de hidrógeno líquido: si se utiliza hidrógeno líquido para el almacenamiento, primero se debe preparar el hidrógeno líquido.

Solicitando un artículo de química sobre tecnologías energéticas futuras. 1 Introducción El petróleo y el gas natural, dos fuentes de energía de hidrocarburos naturales, no son renovables. Con el creciente consumo de combustibles fósiles, eventualmente se agotará. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de encontrar una energía. fuente independiente de combustibles fósiles y con reservas suficientes de energía nueva. La energía del hidrógeno es este tipo de energía. La investigación sobre la energía del hidrógeno también atiende a las políticas de protección ambiental cada vez más estrictas de los países industrializados, por lo que la investigación sobre la energía del hidrógeno en varios países se está volviendo cada vez más activa. El número atómico del hidrógeno es 1. Es un gas a temperatura y presión normales y puede convertirse en líquido a temperaturas ultrabajas y alta presión. Como fuente de energía, el hidrógeno tiene las siguientes características: 1) El hidrógeno representa el 75% de la masa del universo y tiene una gran capacidad de almacenamiento. 2) El hidrógeno tiene un alto poder calorífico, 3 veces mayor que el de la gasolina. 3) El hidrógeno tiene buena combustibilidad, se enciende rápidamente y es inflamable en el rango del 3% al 97%. 4) El hidrógeno tiene buena reciclabilidad y el agua generada por la reacción de combustión se puede utilizar para preparar hidrógeno para su reciclaje. 5) El hidrógeno tiene muchos usos. Puede generar energía térmica, usarse en pilas de combustible y también puede convertirse en hidrógeno sólido como material estructural. El Dr. Economides, un famoso experto en petróleo estadounidense, predice que la energía que dominará el mundo en el futuro será la energía del hidrógeno. 2 Principales campos de aplicación de la energía del hidrógeno 2.1 2 Aeroespacial Ya en la Guerra M se utilizaba hidrógeno como propulsor líquido del cohete A-2. El cohete de despegue utilizado por la nave estadounidense de alunizaje Apolo en 1970 también utilizó hidrógeno líquido como combustible. Actualmente, los científicos están trabajando en una nave espacial de "hidrógeno sólido". El hidrógeno sólido se utiliza no sólo como material estructural para naves espaciales, sino también como combustible energético para naves espaciales. Durante el vuelo, todos los componentes no vitales de la nave espacial pueden consumirse como energía y la nave espacial puede volar durante más tiempo. 2.2 Durante muchos años se han llevado a cabo investigaciones sobre el uso del hidrógeno como combustible en aviones supersónicos y aviones de pasajeros intercontinentales de largo alcance, que ahora han entrado en las etapas de prototipo y vuelo de prueba. Según las previsiones europeas de Airbus, en 2004 los aviones fabricados en Europa utilizarán hidrógeno líquido como combustible. Las empresas alemanas Daimler-Benz Aerospace y Roscosmos comenzaron experimentos en 1996 y sus avances confirmaron la seguridad del uso de hidrógeno líquido en aviones bimotores. Estados Unidos, Alemania, Francia y otros países utilizan metales hidrogenados para almacenar hidrógeno. Japón utiliza hidrógeno líquido como combustible para ensamblar un vehículo de demostración con pila de combustible y lo ha probado en millones de kilómetros de carreteras. Tiene buena economía, adaptabilidad y seguridad. Estados Unidos y Canadá planean utilizar locomotoras propulsadas por hidrógeno líquido y oxígeno líquido en grandes ferrocarriles desde el oeste hasta el este de Canadá. 2.3 Además de en la industria del automóvil, los sistemas de generación de energía con pilas de combustible también se utilizan ampliamente en el ámbito civil. Generación de energía de hidrógeno, almacenamiento y transmisión de energía mediante medios de hidrógeno, aires acondicionados de hidrógeno, refrigeradores de hidrógeno, etc. , algunos se han implementado, otros están en desarrollo y otros aún se están explorando. En la actualidad, el desarrollo de sistemas de generación de energía con pilas de combustible también está en pleno apogeo: se están desarrollando sistemas de pequeñas centrales eléctricas que utilizan PEMFC como dispositivos de conversión de energía y grandes centrales eléctricas basadas en SOFC. 2.4 Otros sistemas de pilas de combustible basados ​​en la energía del hidrógeno se utilizan no sólo para la generación de energía civil y para automóviles, sino también para aplicaciones militares. Alemania y Estados Unidos han desarrollado submarinos nucleares propulsados ​​por PEMFC. Este tipo de submarino tiene las ventajas de una gran resistencia, buen ocultamiento y ausencia de ruido, y es el preferido por varios países. 3 Principales cuestiones en la aplicación de la energía del hidrógeno 3.1: ¿Se puede utilizar ampliamente el hidrógeno en la producción de hidrógeno? Basándose en la tecnología de producción de hidrógeno, las principales tecnologías de producción de hidrógeno actuales son: 1) Las principales direcciones de investigación son el uso de combustibles fósiles, la energía nuclear, la energía solar, la energía hidráulica, la energía eólica y la energía mareomotriz electrolizan el agua para producir hidrógeno, entre las cuales la investigación sobre la producción de hidrógeno utilizando energía solar es la más prometedora. 2) El método de descomposición del agua en el ciclo termoquímico para producir hidrógeno consiste en agregar intermedios; el sistema de reacción del agua, y después de diferentes etapas de reacción, el agua finalmente se descompone en hidrógeno y oxígeno, los intermedios no se consumen; 3) La producción de hidrógeno fotoquímico es para promover la hidrólisis para producir hidrógeno bajo la acción de fotocatalizadores; 4) Hidrógeno de combustible fósil; La producción es un método para extraer químicamente hidrógeno de minerales, como el carbón, coquización y gasificación. 5) La producción de hidrógeno a partir de biomasa es un método de extracción de hidrógeno de organismos vivos mediante craqueo o gasificación. 6) Recuperación de hidrógeno como subproducto de diversos procesos químicos, como la industria cloro-álcalina y la industria metalúrgica. Los métodos de producción de hidrógeno, como la electrólisis del agua y la producción de hidrógeno a partir de biomasa, se han extendido a gran escala. Entre ellos, el método de producción de hidrógeno en agua mediante electrólisis de bajo costo seguirá siendo el método principal para la preparación a gran escala de energía de hidrógeno en el futuro, y el consumo de energía aún debe reducirse en las aplicaciones actuales. 3.2: Existen aproximadamente cinco métodos de almacenamiento de hidrógeno en aplicaciones prácticas en la industria del transporte de hidrógeno, a saber: (1) almacenamiento atmosférico, como gabinetes de gas húmedo y almacenamiento subterráneo (2) recipientes de alta presión, como recipientes a presión de acero y acero; cilindros de gas; (3) Almacenamiento de hidrógeno líquido: si se utiliza hidrógeno líquido para el almacenamiento, primero se debe preparar el hidrógeno líquido.

Generalmente, se pueden utilizar tres ciclos de licuefacción para producir hidrógeno líquido. Entre ellos, el ciclo con expansor tiene la mayor eficiencia y se usa ampliamente en grandes dispositivos de licuefacción de hidrógeno. El ciclo de estrangulamiento no es muy eficiente, pero el proceso es simple y confiable. y se utiliza ampliamente en pequeños dispositivos de licuefacción de hidrógeno. El ciclo de licuefacción de hidrógeno con refrigeración por helio elimina el peligro del hidrógeno a alta presión y su funcionamiento es seguro y confiable. Sin embargo, el equipo del sistema de refrigeración con helio es complejo y no se usa ampliamente en la licuefacción de hidrógeno. (4) Hidruro metálico: cuando el hidrógeno se enfría y se presuriza en un recipiente hecho de una aleación de almacenamiento de hidrógeno, el hidrógeno se almacena al calentar el sistema de almacenamiento o al reducir su presión interna; En la actualidad, el sistema de aleación de hidruro metálico incluye principalmente: 1) aleación LaNi_5 2) aleación de la serie MnNi5, etc. 3) aleaciones de la serie TiMn; 4) aleaciones de la serie TiMn (abz); 5) aleaciones de magnesio; 6) nanocarbono, etc. (5) Además del transporte por tuberías, los recipientes de alta presión y los camiones cisterna de hidrógeno líquido también son métodos de transporte de hidrógeno comúnmente utilizados en la industria. 3.3 Desarrollo de dispositivos de almacenamiento de hidrógeno con hidruro metálico Una vez resueltos los problemas de preparación, almacenamiento y transporte de hidrógeno, el siguiente paso es el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de hidrógeno con hidruro, que actualmente incluyen principalmente los dos tipos siguientes: 3.3.l Dispositivo de almacenamiento de hidrógeno fijo Fijo Los dispositivos de almacenamiento de hidrógeno tipo se utilizan en una variedad de situaciones de servicio, y sus capacidades son principalmente de tamaño grande y mediano. Estados Unidos desarrolló un dispositivo fijo de almacenamiento de hidrógeno de tamaño mediano basado en una aleación TiFe0,9Mn0,1; Japón desarrolló un dispositivo fijo laminado utilizando una aleación de almacenamiento de hidrógeno MmNi4,5Mn0,5. El tanque de almacenamiento desarrollado en Alemania utilizando una aleación multicomponente TiMn2 está compuesto por 32 tanques de almacenamiento independientes conectados en paralelo. Actualmente es el tanque de almacenamiento con mayor capacidad del mundo. La Universidad de Zhejiang en China desarrolló dos accesorios utilizando una aleación de almacenamiento de hidrógeno presurizado (MmCaCu)(NiA1)5 y MINi4. Aleación 5 Mn0,5. 3.3.2 Dispositivo móvil de almacenamiento de hidrógeno El dispositivo móvil de almacenamiento de hidrógeno no sólo puede transportar y transportar hidrógeno, sino que también puede utilizarse para almacenar combustible de hidrógeno en pilas de combustible. Al ser un dispositivo móvil, necesita ser almacenado y transportado, por lo que se requiere que sea liviano y tenga una gran capacidad de almacenamiento de hidrógeno. Entre ellos, los dispositivos de almacenamiento de hidrógeno con hidruro metálico no requieren equipos adicionales (como sistemas de craqueo y purificación), son muy seguros y son adecuados para aplicaciones en vehículos y barcos que utilizan aleaciones de temperatura normal; el de los cilindros de alta presión de 15 MPa, pero el volumen puede ser mucho menor. Por ejemplo, en el sistema de propulsión híbrido de los submarinos de la Armada alemana, el oxígeno se almacena en forma de oxígeno líquido y el hidrógeno en forma de aleación TIFe. 3.4 La dirección de trabajo actual se basa en la tecnología existente de PEMFC. Además de continuar fortaleciendo la investigación sobre tecnologías clave de PEMFC de alta potencia, también se debe prestar atención al desarrollo de tecnologías clave de ingeniería de sistemas PEMFC y la integración de tecnología de sistemas, que es la clave para el proceso práctico de los sistemas de generación de energía PEMFC. . En el ámbito de la aviación, es necesario resolver los costes de almacenamiento y producción de la energía del hidrógeno. Una tendencia de investigación actual es diseñar alas tradicionales en nuevas estructuras que puedan contener más hidrógeno líquido. Los problemas en el sector de la automoción son principalmente dos obstáculos: la baja densidad de almacenamiento de hidrógeno y el alto coste: los coches propulsados ​​por aleaciones de almacenamiento de hidrógeno tienen una autonomía de conducción continua limitada, mientras que los coches propulsados ​​por hidrógeno líquido están limitados principalmente debido al elevado coste del suministro de hidrógeno líquido. sistema . El hidrógeno se ha utilizado ampliamente en la energía aeroespacial, como en las baterías de níquel-hidrógeno de gran capacidad, pero es necesario resolver las siguientes cuestiones clave para la aplicación a gran escala de la energía del hidrógeno: 1) tecnología de producción de hidrógeno barata, 2) hidrógeno seguro y confiable; métodos de almacenamiento y transporte. 4 Características de la futura economía y sociedad de la energía del hidrógeno Con el avance de la ciencia y la tecnología y el progreso general de la tecnología del sistema de energía del hidrógeno, el alcance de aplicación de la energía del hidrógeno continuará expandiéndose y afectará profundamente todos los aspectos de las actividades humanas. , podemos esbozar el futuro de la energía del hidrógeno. Un panorama general de la economía energética y la sociedad: 1) La energía fósil (petróleo, carbón, gas natural) será sellada y preservada como materia prima química 2) Establecer pequeñas centrales eléctricas en casa; , cancelar la transmisión de energía de alto voltaje a larga distancia y entregar hidrógeno a miles de hogares a través de la red de tuberías domésticas. 3) Varios tipos de pilas de combustible de aire-hidrógeno se han convertido en herramientas de generación de energía ampliamente utilizadas. 4) Se prohíbe la potencia de los motores de combustión interna y los automóviles, trenes y aviones se reemplazan por celdas de combustible, eliminando así todos los riesgos potenciales de contaminación energética y fuentes de ruido de las locomotoras de combustión interna. 5) Cada ciudad y hogar cuenta con un sistema de ciclo completo de suministro y reciclaje de energía. 6) Cancelar la generación de energía térmica. Una vez completado el suministro normal de energía de las centrales nucleares, hidroeléctricas, eólicas y mareomotrices, la energía restante se utilizará como energía de reserva para la electrólisis del agua para producir hidrógeno. 5 Contramedidas para el desarrollo de la energía del hidrógeno en mi país La investigación y aplicación de la energía del hidrógeno es una tendencia irreversible en la historia. En la actualidad, los gobiernos de todo el mundo han realizado muchas investigaciones al respecto. China también ha invertido muchos recursos humanos, materiales y financieros en este sentido y ha logrado ciertos resultados. Pero también debemos reconocer la brecha entre nosotros y los países industrializados y formular una estrategia correspondiente de desarrollo de la energía del hidrógeno basada en las condiciones nacionales de China.
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