新型含能体能源：氢能与储氢技术的最新进展
氢能源开发利用前景及相关技术进展最新考察
氢能源开发利用前景及相关技术进展最新考察在近年来，氢能源作为一种清洁能源备受关注并在全球范围内得到了广泛的研究与开发。
本文将探讨氢能源的开发利用前景，并对相关技术的进展进行最新的考察。
氢能源具有许多优势，使其成为一种备受期待的能源。
首先，氢气作为一种燃料具有高能量密度，可以在相对较小的体积中存储大量的能量。
其次，氢气在燃烧过程中只产生水蒸气，没有污染物的排放，因此被视为一种绝对清洁的能源。
此外，氢气还可以通过电解水或其他可再生能源转化为氢气，从而实现可持续能源的利用。
从全球范围来看，氢能源的开发利用已经取得了一些进展。
日本是世界上最早推动氢能源发展的国家之一。
日本政府确定了具体且明确的目标，力争到2030年将氢能源推广至300万台燃料电池汽车，并在2030年前实现氢能源价格的大幅度降低。
此外，日本还计划在其东京奥运会上展示氢能源的应用，包括氢燃料电池汽车、氢气供应系统等。
除日本外，德国、美国等国家也在积极发展氢能源。
德国计划将氢能源应用于工业生产和交通运输等领域，预计到2030年将实现100兆瓦的电解产氢量。
为了推动氢能源的开发利用，相关技术也在不断进步。
目前，最主要的氢能源技术包括氢气的制备与存储、氢燃料电池和氢气对其他能源的替代等。
在氢气制备与存储方面，主要有水电解法、化石燃料重整法和生物质发酵法等不同的方法。
水电解法是最常用且原则上最环保的方法，它通过电解水将水分解为氢气和氧气。
化石燃料重整法则利用化石燃料，如天然气或煤炭，通过化学反应将其中的碳转化为二氧化碳并产生氢气。
生物质发酵法则利用有机废弃物经过发酵过程产生氢气。
氢燃料电池是氢能源的核心技术之一。
它将氢气和氧气在电化学反应中转化为电能，从而驱动车辆或提供电力。
氢燃料电池的优势在于其能源转化效率高、排放物少、噪音低以及加注燃料快速等。
然而，目前氢燃料电池的高成本和氢气供应基础设施的不完善成为了其发展的瓶颈。
因此，降低氢燃料电池的制造成本、提高其可靠性和寿命，并加强氢气供应基础设施建设是当前研究的重点。
储氢材料的研究进展
储氢材料的研究进展一、本文概述随着全球能源结构的转型和可持续发展目标的日益紧迫，氢能作为一种清洁、高效的能源形式，正受到越来越多的关注。
而储氢材料作为氢能利用的关键环节，其性能的提升和技术的突破对于氢能的大规模应用具有决定性的影响。
本文旨在全面综述储氢材料的研究进展，通过对不同类型储氢材料的性能特点、应用领域以及发展趋势进行深入探讨，以期为氢能领域的科研人员和技术人员提供有益的参考和启示。
本文将首先介绍储氢材料的研究背景和重要意义，然后从物理储氢材料、化学储氢材料和复合储氢材料三个方面，分别阐述各类储氢材料的最新研究成果和进展。
在此基础上，本文将重点分析储氢材料的性能评价指标，如储氢密度、吸放氢动力学、循环稳定性等，并探讨影响这些性能指标的关键因素。
本文将展望储氢材料的发展趋势和未来研究方向，以期为推动氢能领域的技术创新和产业发展贡献一份力量。
二、储氢材料的分类储氢材料，作为能量储存和转换的重要媒介，在氢能源的应用中扮演着关键角色。
根据其储氢机制和材料特性，储氢材料大致可分为物理吸附储氢材料、化学氢化物储氢材料、金属有机骨架储氢材料以及纳米储氢材料等几大类。
物理吸附储氢材料：这类材料主要通过物理吸附作用储存氢气，如活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
这些材料具有高的比表面积和良好的吸附性能，能够有效地吸附并储存氢气。
然而，其储氢密度相对较低，且受温度和压力影响较大。
化学氢化物储氢材料：这类材料通过化学反应将氢气转化为氢化物来储存氢，如金属氢化物（如NaAlHMgH2等）和氨硼烷等。
这类材料具有较高的储氢密度，但储氢和释氢过程通常需要较高的温度和压力，且可能伴随有副反应的发生。
金属有机骨架储氢材料：金属有机骨架（MOFs）是一种新型的多孔材料，具有高的比表面积和孔体积，以及可调的孔径和化学性质。
MOFs材料通过物理吸附或化学吸附的方式储存氢气，具有较高的储氢密度和良好的可逆性。
纳米储氢材料：纳米储氢材料主要包括纳米金属颗粒、纳米碳材料等。
氢储能技术及其电力行业应用研究综述及展望
氢储能技术及其电力行业应用研究综述及展望氢储能是一种具有潜力的新兴能源储存技术，其具有存储量大、可再生、环境友好等优点，已被广泛应用于各个领域。
本文将综述氢储能技术的现状，并展望其在电力行业的应用。
一、氢储能技术简介氢储能是指将电力能量转化为氢能储存，再将氢能转化为电力能量的技术，其基本步骤包括：电解水制取氢气、氢气压缩、输送和贮存，以及氢气的利用和电能的发电。
氢气是一种理想的储能介质，它具有高的能量密度、无污染、易于运输和存储等优点，是目前最为理想的储能介质之一。
1.制氢技术氢气是氢储能技术的核心，制氢技术的成熟程度直接决定了氢储能技术的应用水平。
目前制氢技术包括蒸汽重整、电解水制氢、固体氧化物电解等。
2.氢气储存技术氢气的安全储存一直是制约氢储能技术发展的重要因素。
目前储存氢气的技术包括压缩储氢、液化储氢和固态储氢等。
3.氢能利用技术氢能利用技术是氢储能技术应用的重要环节。
氢气的利用方式主要有燃烧发电和燃料电池发电两种，燃料电池发电不仅可以高效利用氢气，还能大幅减少CO2、NOx等有害气体的排放。
1.代替燃煤发电氢气燃烧的水汽是一种无害的排放物，可以完全避免煤燃烧产生的污染物的排放，因此氢气发电作为代替燃煤的解决方案备受关注。
未来氢燃料电池可以被用来为家庭和企业供电。
2.解决电网储能问题随着可再生能源的推广和应用，电网储能问题越来越突出。
当前的电网储能技术主要包括电池等固态储能技术和抽水蓄能等动态储能技术，但是这些技术仍存在成本高、储能密度低等问题。
氢储能技术具有大容量、适应性强等特点，为解决电网储能问题提供了有力支撑。
3.发展远洋海上风电海上风能资源丰富，但是传输和储存电能面临着困难，氢储能技术则可以将海上风电集中储存，随时向岸上输送，可以完美解决该问题。
氢储能技术的广泛应用将为全球能源转型提供新的可能。
氢储能技术还需要在制氢成本、储存技术等方面进行深入研究和创新，以解决其在应用中的一些瓶颈问题，从而为实现清洁、低碳、高效的能源发展目标作出更大的贡献。
氢气的制取与固体储集研究进展
天 然 气 工 业Natural Gas Industry 第41卷第４期2021年４月· 124 ·氢气的制取与固体储集研究进展王璐1,2 金之钧1,2,3 黄晓伟41.北京大学能源研究院2.北京大学地球与空间科学学院3. 中国石化石油勘探开发研究院4.中国地质大学（北京）能源学院摘要：氢气是一种优质燃料，也是一种清洁和可持续的能源。
目前全球氢能发展已迈入新的阶段，欧美日韩和我国都在加紧战略布局。
为了加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系，通过文献调研的方式研究了氢气在地下的生成机制及分布、氢气的人工制取及储集尤其是固体储氢等若干问题。
研究结果表明：①氢气在地下的生成机制目前尚未明确，被认为主要与超镁铁质岩的蛇纹石化有关，此外也与水的辐射分解、断层机械摩擦等有关，氢气浓度高的气田主要分布在大陆裂谷系、火山岩广泛分布的沉积盆地等；②目前工业制氢主要采用甲烷气制氢和电解水制氢，而最理想的方法则应为太阳能制氢和生物制氢，但在目前的技术条件下还难以达成，实验室在一定的温度、压力条件下可以通过橄榄岩的蛇纹石化得到氢气；③固体储氢是通过吸附氢气或使氢气与材料反应来达到储氢目的的方式，然后通过加热或减压方式来释放氢气；④固态储氢密度可达相同温度、压力条件下气态储氢的1 000倍左右，能很好地解决传统储氢密度低的问题且吸放氢速度适宜，具有安全性高的优点，目前的固态储氢材料主要有碳质储氢材料、合金储氢材料和络合物储氢材料等。
结论认为，氢能产业目前在我国尚处于起步阶段，技术和成本是决定制氢和储氢的关键因素；基于现状，应将氢能与可再生能源技术有机结合，以实现“灰氢”到“绿氢”的转化。
关键词：氢能；蛇纹石化；天然氢气；制氢；固体储氢；合金储氢；络合物储氢；储氢密度DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2021.04.014Research progress on hydrogen production and solid hydrogen storageWANG Lu1, 2,JIN Zhijun1,2,3, HUANG Xiaowei4(1. Institute of Energy, Peking University, Beijing 100871, China;2. School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871, China;3. Sinopec Exploration & Production Research Institute, Beijing 100083, China;4. School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)Natural Gas Industry, Vol.41, No.4, p.124-136, 4/25/2021. (ISSN 1000-0976; In Chinese)Abstract: Hydrogen is a kind of high-quality fuel, as well as a kind of clean and sustainable energy. At present, global hydrogen energy development has entered a new stage, and Europe, America, Japan, South Korea and China are stepping up their strategic layout. In or-der to establish a low-carbon, clean, safe and efficient energy system as soon as possible, this paper studied the generation mechanisms and distribution of hydrogen underground, the artificial hydrogen production and storage (especially solid hydrogen storage) and other problems by means of literature research. And the following research results were obtained. First, the generation mechanism of hydrogen underground is not clarified yet, but it is deemed to be mainly related to the serpentinization of ultramafic rocks, as well as the radiation decomposition of water and the mechanical friction of faults. The gas fields with high hydrogen concentration are mainly distributed in continental rift systems and sedimentary basins where volcanic rocks are widely distributed. Second, at present, the industrial hydrogen production is mainly based on methane gas and electrolysis water, but the most ideal methods should be solar hydrogen production and biological hydrogen production, which can be hardly achieved under the current technical conditions. Hydrogen can be produced by the serpentinization of peridotite under certain temperature and pressure in the laboratory. Third, solid hydrogen storage is realized by ab-sorbing hydrogen or making hydrogen react with materials and then releasing it through heating or depressurization. Fourth, the density of solid hydrogen storage is about 1 000 times that of gas hydrogen storage under the same temperature and pressure, so solid hydrogen storage can well solve the problem of low density of traditional hydrogen storage. Moreover, it has the advantages of appropriate hydro-gen absorption and desorption rate and high safety. The current solid hydrogen storage materials mainly include carbon hydrogen storage materials, alloy hydrogen storage materials and complex hydrogen storage materials. In conclusion, hydrogen energy industry is currently in the beginning stage in China, and technology and cost are the key factors of hydrogen production and storage. In view of current situa-tions, it is necessary to combine hydrogen energy with renewable energy technologies, so as to realize the transformation of "grey hydro-gen" into "green hydrogen".Keywords: Hydrogen energy; Serpentinization; Natural hydrogen; Hydrogen production; Solid hydrogen storage; Alloy hydrogen stor-age; Complex hydrides; Hydrogen storage density基金项目：国家重点研发计划变革性技术关键科学问题重点专项项目“俯冲带深部过程与非生物成气”（编号：2019YFA0708500）。
储氢技术研究现状及展望
储氢技术研究现状及展望随着油气资源的日益匮乏以及人们日益增长的能源需求及日益严峻的环境问题，发展、使用高效、清洁、可持续使用的能源成为21世纪人类面临的首要问题。
氢气作为一种清洁、安全、高效、可再生的能源，是人类摆脱对“三大能源”依赖的最经济、最有效的替代能源之一。
储氢技术作为氢气从生产到利用过程中的桥梁，是指将氢气以稳定形式的能量储存起来，以方便使用的技术。
氢气的质量能量密度约为120MJ/kg，是汽油、柴油、天然气的2.7倍，然而，288.15K、0.101MPa条件下，单位体积氢气的能量密度仅为12.1MJ。
因此，储氢技术的关键点在于如何提高氢气的能量密度。
常以氢气的质量密度，即释放出的氢气质量与总质量之比，来衡量储氢技术的优劣。
美国能源局DOE要求2020年国内车载氢能电池的氢气质量密度须达到4.5%，2025年达到5.5%，最终目标是6.5%。
同时，氢气为易燃、易爆气体，当氢气浓度为4.1%～74.2%时，遇火即爆。
因此，评价储氢技术优劣时，还须考虑安全性。
一项技术的使用，还须考虑经济性、能耗以及使用周期等因素。
为了寻求兼顾储氢密度、安全性、成本、使用期限等因素的储氢技术，各国学者对其进行了系列研究。
按储氢的原理分为物理储氢、化学储氢与其它储氢。
本文围绕这3大类储氢技术，对其研究现状进行综述，并探讨了未来储氢技术的发展方向。
1物理储氢技术物理储氢技术是指单纯地通过改变储氢条件提高氢气密度，以实现储氢的技术。
该技术为纯物理过程，无需储氢介质，成本较低，且易放氢，氢气浓度较高。
主要分为高压气态储氢与低温液化储氢。
1.1高压气态储氢技术高压气态储氢技术是指在高压下，将氢气压缩，以高密度气态形式储存，具有成本较低、能耗低、易脱氢、工作条件较宽等特点，是发展最成熟、最常用的储氢技术。
然而，该技术的储氢密度受压力影响较大，压力又受储罐材质限制。
因此，目前研究热点在于储罐材质的改进。
ZUTTEL等发现氢气质量密度随压力增加而增加，在30～40MPa时，增加较快，当压力大于70MPa时，变化很小。
新型电力系统下的氢储能研究
0 引言随着经济社会的飞速发展，人类对能源的需求量也在与日俱增。
传统的化石燃料如煤炭、石油等被过度开采使用，引发了一系列的能源危机、环境污染和温室气体排放。
其中，温室气体致使全球气候加速变暖，引发一系列极端天气事件的发生。
针对这些问题，中国政府向世界宣布：中国于2030年前力争实现二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。
2021年3月15日，习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上提出构建新型电力系统，构建新型电力系统正式成为实现“双碳”目标的重要抓手，我国的电力系统形态由三要素“源网荷”发展为“源网荷储”四要素。
国家能源局发布《新型电力系统发展蓝皮书》，要求深度融合长时间尺度新能源资源评估和功率预测、智慧调控、新型储能等技术应用，推动系统友好型“新能源+储能”电站建设（见图1）。
新型电力系统下的氢储能研究刘德民，刘志刚（东方电气集团东方电机有限公司，四川省德阳市 618000）摘 要：在“双碳”目标的指引下，新能源将逐步代替化石能源，而新能源主要为风电和太阳能发电，存在不稳定和间歇性，需要用储能的方式来提高新能源的稳定性。
同时，全球的能源利用一直朝着低碳的方向在发展，从生物质到煤炭、石油、天然气再到氢能，碳氢比一直在减少。
在新型电力系统下，氢储能对比传统电化学储能、热化学储能、热能储能、压缩空气储能、飞轮储能、抽水蓄能储能、超导储能等方面有着超高能量密度的独特优势。
截至目前，美国、德国、日本、中国等多个国家都发布了国家级氢能发展战略，氢储能可以说是终端实现绿色低碳转型的重要载体。
虽然优势明显，但氢储能产业发展形态和发展路径尚需进一步探索。
本文结合国内外储能现状、氢能产业发展情况以及氢能关键技术，探讨氢储能特征优势和关键技术，为氢能产业发展提供价值方向。
关键词：双碳；新型电力系统；储能；氢储能；氢产业中图分类号：TK91 文献标识码：A 学科代码：480.40 DOI：10.3969/j.issn.2096-093X.2024.02.007基金项目：四川省重大专项资金资助项目“变速抽水蓄能成套设备关键技术及核心装备研制”（2022ZDZX0041）。
氢储能技术发展与研究现状
氢储能技术发展与研究现状氢能是能源转型升级的重要载体，是实现碳达峰碳中和的重要解决方案。
氢气储运是连接氢气生产端和需求端的关键桥梁，低成本高效的氢气储运技术是实现氢气大规模应用的必要保障。
01.氢气储存技术根据氢气的存储状态可将氢气储存方式分为常温高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢和固态储氢等。
目前，常温高压气态储氢是当前我国最成熟的储氢技术，占绝对主导地位。
低温液态储氢尚处起步阶段，是未来大规模用氢的良好解决方案。
有机液态储氢处于技术研发阶段，是未来有发展潜力的氢气低价储运技术之一。
固态储氢尚处示范阶段，具有实用化前景的是金属氢化物基储氢合金。
常温高压气态储氢是指将氢气压缩在储氢容器中，通过增压来提高氢气的容量，满足日常使用。
这是一种应用广泛、灌装和使用操作简单的储氢方式，具有成本低、能耗低、充放速度快的特点。
缺点是储氢密度低，安全性较差，只能适用于小规模、短距离的运输场景。
低温液态储氢属于物理储存，是一种深冷氢气存储技术。
氢气经过压缩后，深冷到21K（约-253°C）以下，使之变为液氢，然后储存在专用的低温绝热液氢罐中，密度可达70.78kg/cm3，是标准情况下氢气密度的850倍左右，体积比容量大，适用于大规模、远距离的氢能储运。
缺点是对储氢容器的绝热要求很高，液化和运输过程中能耗大。
有机液态储氢属于化学储存，利用有机液体（环己烷、甲基环己烷等）与氢气进行可逆加氢和脱氢反应，能够实现常温常压下氢气储运。
这种储氢方式的优势在于储氢密度比较高、安全性高。
缺点是需要配备相应的加氢脱氢装置，流程繁琐，效率较低，增加储氢成本，影响氢气纯度。
固态储氢是以金属氢化物、化学氢化物或纳米材料等作为储氢载体，通过化学吸附和物理吸附的方式实现储氢，具有储氢密度高、储氢压力低、安全性好、放氢纯度高等优势。
缺点是成本高，放氢需要较高温度下进行。
02.氢气输送技术根据储氢状态氢气输送分为气态输送、液态输送和固态输送，气态和液态为目前的主流方式。
氢动力技术在能源储存与转换中的研究进展
氢动力技术在能源储存与转换中的研究进展引言能源是人类社会发展的基础，而氢作为一种清洁、高效的能源媒介，近年来备受关注。
氢动力技术被认为是解决能源转换和储存难题的关键技术之一。
本文旨在探讨氢动力技术在能源储存与转换中的研究进展，为推动氢能源技术应用提供参考。
一、氢能源概述氢是一种高效的能源媒介，可以通过氢燃料电池等技术转化为电能，同时在能源储存方面也具有巨大潜力。
在全球气候变暖和环境污染日益严重的背景下，氢能源被认为是一种清洁、可再生的能源形式，可以有效减少温室气体排放，促进可持续发展。
二、氢动力技术在能源储存方面的研究进展1. 氢气储存技术氢气是一种非常轻便且高效的能源媒介，但其在液态或固态状态下存储密度较低。
因此，开发高效的氢气储存技术是氢能源应用的关键。
目前，包括压缩氢气、液态氢气和固态氢储存在内的多种氢气储存技术正在被研究和发展。
其中，氢气在金属氢化物中的吸附储存技术和碳纳米管等材料的物理吸附储存技术备受关注，这些技术能够提高氢气的存储密度，减少存储系统的质量和体积。
2. 氢气释放技术为了实现高效的氢气储存和释放，研究人员还在不断探索氢气的释放技术。
包括热解、光解和电解等多种氢气释放技术正在被研究和发展。
特别是光解和电解技术具有高效、环保的特点，可以在短时间内释放大量的氢气。
三、氢动力技术在能源转换方面的研究进展1. 氢燃料电池技术氢燃料电池是一种利用氢气和氧气进行电化学反应来产生电能的设备，具有高效、无污染和低噪音等优点。
在氢动力技术领域，氢燃料电池被认为是最具发展潜力的技术之一。
目前，包括质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池和聚合物电解质燃料电池等多种类型的氢燃料电池正在被研究和开发，以提高效率、降低成本。
2. 氢燃烧技术除了氢燃料电池技术，氢气的直接燃烧也是一种有效的能源转换方式。
氢气燃烧产生的唯一副产品是水蒸汽，不产生二氧化碳等有害物质，具有零排放的特点。
因此，氢燃烧技术在交通运输、航空航天和工业领域具有广阔的应用前景。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
. . . . .. .. .. 论文关键词：氢能 制氢技术 储氢技术 论文摘要：氢能是21世纪解决化石能源危机和缓解环境污染问题的绿色能源。实现氢能的利用，氢的储运是目前要解决的关键问题。文章综述了氢气制备技术和储备技术的最新研究进展，并探讨了制氢与储氢技术的关键问题。最后对进一步的研究进展进行展望，提出了可供研究的课题方向。
0 引言 资源减少、能源短缺、环境污染日益严重。为了我国经济可持续发展的战略国策，寻找洁净的新能源和可再生能源来替代化石能源已经迫在眉睫。氢能以其热值高、无污染、来源丰富等优点，越来越受到人们的重视，被称为21世纪的理想能源。是人类能够从自然界获取的、储量非常丰富而且高效的含能体能源。
作为能源，氢能具有无可比拟的潜在开发价值：氢是自然界最普遍存在的元素，它主要以化合物的形态储存于水中，而水是地球上最广泛的物质；除核燃料外，氢的发热值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高；氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃围，而且燃点高，燃烧速度快；氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁。氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的燃机稍加改装即可使用。所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，在能源工业中氢是极好的传热载体。所以，研究利用氢能已成为国外学者研究的热点[1、2、3、4]。
1国外氢能发展状况 2003年11月19-21日在美国首都华盛顿欧米尼·西海姆大酒店举行“国际氢能经济合作伙伴组织”[The International Partnership For The Hydrogen Economy( IPHE)]成立大会，共有澳大利亚、巴西、加拿大、中国、法国、德国、冰岛、印度、意大利、日本、国、俄罗斯、英国、美国和欧盟的政府代表团及工商业界代表数百人出席会议。IPHE是一种新的氢能国际合作关系，这种合作将支持未来的氢能和电动汽车技术，建设一个安全、有效和经济的世界围的氢能生产、储存、运输、分配和使用设施的大系统。氢能作为解决当前人类所面临困境的新能源而成为各国大力研究的对象。
氢能广泛应用的关键，在于研制出成本低的制氢技术。目前，氢能利用技术开发已在世界主要发达国家和发展中国家启动，并取得不同程度的成果。美国已研制成功世界上第一辆以氢为燃料的汽车，可将60%-80%的氢能转换成动能，其能量转换率比普通燃机高一倍。1989年，美国太平洋能源公司发明了能大量生产廉价氢燃料的新技术。可用于水分解的一种化学催化剂。用这种方法分解出来的氢成本很低，因而成为世界上最便宜的燃料[1－3，6]。
欧盟(EU)也加紧对氢能的开发利用。在2002-2006年欧盟第6个框架研究计划中，对氢能和燃料电池研究的投资为2,500万-3,000万欧元，比上一个框架计划提高了1倍。北欧国家2005年成立了“北欧能源研究机构”，通过生物制氢系统分析，提高生物生产氢能力。2005年7月，德国宝马( BMW)汽车公司推出了一款新型氢燃料汽车，充分利用了氢不会造 . . . . .. .. .. 成空气污染和可产生强大动力的两大优点。该车时速最高可达226 km/h，行驶极限可达400 km/h。日本研究氢能比较早，目前燃料电池是日本氢能的主要发展方向。日本政府为促进氢能实用化和普及，进一步完善了汽车燃料供给制，全国各地建造了不少“加氢站”，现在已有近百辆燃料电池车已经取得牌照上路，计划到2030年将发展到1500万辆[1－6]。
对我国来说，能源建设战略是国民经济发展之重点战略，我国化石能源探明可采储量中煤炭、石油、天然气分别占世界储量的11.6% ，2.6% ，0.9%。人均煤炭为世界平均值的1/ 2，石油仅为1/ 10左右，我国人口众多，人均资源严重不足。因此，寻找新的洁净能源对我国的可持续发展具有特别重要的意义。
2 储氢技术发展状况 2. 1 氢气的制备技术进展 2.1.1 目前制氢的主要方法 现代工业能制取的方法很多。如表1所示。
表1 获取氢气的方法 ( table.1 methods of acquire hydrogen) 序号 方法 举例 1 轻金属与酸碱反应 2Na+2H2O—2NaOH +H2↑
2Al+2NaOH+2H2O—2NaAlO2+3H2↑ 2 天然气分解制氢 CH4+H2O—CO+3H2
3 水煤气法制氢 H2O+C—CO+H2 4 电解水制氢 阴极:2K++2H2O+2e-—2K+2OH-+H2↑
阳极:2OH-—H2O+0.5O2+2e- 5 热化学循环分解水法 纯水的分解温度要高达4000℃以上,热化学循环分解水制氢就是在降低这一温度的条件下促使水分解,生产氢气和氧气。
但是没有真正可以规模生产，实现现实社会生产力的方法。代替常规能源的制氢工艺并不成熟，也没有很好的成功实例。当代工业的制氢方法主要有以下三种：(1) 从含烃的化石燃料中制氢。这是过去以及现在采用最多的方法。用蒸汽和煤作原料的基本反应过程为：
C + H2O → CO+ H2 （1） 用蒸汽和天然气为原料的基本反应过程： CH4 + H2O → CO+ 3H2 （2） 上述反应均为吸热反应，反应过程中所需的热量可以从煤或天然气的部分燃烧中获得，也可利用外部热源[5]。现在氢的制取大都是以天然气为原料，但是天然气和煤炭都是宝贵 . . . . .. .. .. 的燃料和化工原料，其储量有限，用它们来制氢显然摆脱不了人们对常规能源的依赖和对自然环境的破坏。
（2）电解水制氢。这种方法是基于如下的可逆反应： 2H2O → 2H2+ O2 （3） 分解水所需要的能量由外加电能提供。为了提高制氢效率，电解通常在高压下进行，采用的压力多为3-5MPa。目前电解效率约为50%-70%[5]。由于电解水的效率不高目前需消耗大量的电能，因此利用常规能源生产电能来大规模的电解水制氢显然也是不合算的。
(3) 热化学制氢。这种方法是通过外加高温使水起化学分解反应来获取氢气。到目前为止虽有多种热化学制氢方法，但总效率都不高，仅为20%-50%，而且还有许多工艺问题需要解决。依靠这种方法来大规模制氢还有待进一步研究。
2.1.2 生物制氢 (1) 微生物制氢。利用微生物在常温常压下进行酶催化反应可制得氢气。近年来，已查明在常温常压下以含氢元素物质包括植物淀粉、纤维素、糖等有机物和水进行生物酶催化反应来制得氢气的微生物可分为5类：异养型厌氧菌、固氮菌、光合厌氧细菌、蓝细胞和真核藻类。其中蓝细胞和真核藻类产氢所利用的氢源是水；异养型厌氧菌、固氮菌、光合厌氧细菌所利用的氢源是有机物。按氢能转化的能量来源来分，异养型厌氧菌，固氮菌依靠分解有机物产生ATP来产氢；而真核藻类、蓝细胞、光合厌氧细菌则能通光合作用将太能转化为氢能[6]。近年来发现有30种化能异养菌可以发酵糖类、醇类、有机酸等产生氢气，其中有些细菌产氢气能力较强，发酵1g的葡萄糖可以产生约0.5L的氢气，葡萄糖总利用率达65%以上；而天然产氢的光合细菌据报道也有十几种之多，其中也有些细菌产氢气能力较强。
日本北里大学研究人员以各种生活垃圾，如剩菜肉骨等经处理后作为生产氢的原料，借助3种微生物[6]，丁酸梭菌(Clostridium butyricum)、产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)和麦芽糖假丝酵母(Candida maltose)在36oC混和发酵废弃有机物48小时，平均产氢量为15,145 mL。这3种菌有协同产氢效应，即产气肠杆菌起主导作用，而另2种菌起协同作用，使代产物不易积累，为彼此创造生存环境。由此可见，选择混和菌制氢，利用其互补性，创造互为有利的生态条件，是一条可取的微生物制氢途径。但是，对产氢细胞，不论是游离细胞或是固定化细胞，发酵生产氢所需的复杂的生态条件因素不可忽视。
（2） 光合细菌利用有机废水和活性污泥制氢。2000年1月，我国以厌氧活性污泥和有机质废水为生产原料的有机废水发酵法生物制氢技术在工业大学通过中试研究验证，该项研究在国外首创并实现了中试规模连续非固定化菌种长期持续生物制氢技术，并实现了中试规模连续流长期持续产氢[8]。是生物制氢领域的一项重大突破，其成果国际领先。该技术突破了生物制氢技术必须采用纯菌种和固定技术的局限，开创了利用非固定化菌种生产氢气的新途径。试验表明，在一个容积为50 m3的容器中，含糖或植物纤维的废水发酵后，每天能产生280 m3左右的氢气，纯度达99%以上，产氢能力大大加强，氢气产率比国外同类的实验研究水平高10倍，生产成本约为目前采用的电解水法制氢成本的1/2。这一开创性成 . . . . .. .. .. 果利用淀粉厂，食品厂等含高碳水化合物的工厂废水发酵制氢，具有广阔的应用前景和较好的环境效益、经济效益和社会效益。
在国外，采用活力强的产气夹膜杆菌，在容积为10L的发酵器中，经8h发酵作用后，产氢气约45 L，最大产氢气速度为18-23 L/h；泰国的Watan-abed在曼谷分离的Rhodobacter Sphaeroides B6以乳酸为底物，1g干菌体产氢能力62.5mL /h，转化率达68. 8 %。 [7－9]。
（3）生物质制氢。生物质包括高等植物，农作物及秸秆，藻类及水生植物等。利用生物质制氢是指用某种化学或物理方式把生物质转化成氢气的过程。降低生物制氢成本的有效方法是应用廉价的原料，常用的有富含有机物的有机废水，城市垃圾等。利用生物质制氢同样能够大大降低生产成本，而且能够改善自然界的物质循环，很好地保护生态环境[9]。
通过陆地和海洋中的光合作用每年地球上所产生物量中约含3×1021 J的能量，是全世界人类每年消耗量的10倍。就纤维素类生物质而言，我国农村可供利用的农作物秸秆达5亿至6亿吨。相当于2亿多吨标准煤。林产加工废料约为300多万吨。此外还有1万吨左右的甘蔗渣。这些生物质资源中，有16%-38%是作为垃圾处理的，其余部分的利用也多处于低级水平，如造成环境污染的随意焚烧、采用热效率仅约为1%的直接燃烧方法等。
开发生物质制氢技术将是解决上述问题的一条很好途径，生物质制氢包括两种方法： = 1 \* GB3 ①生物转化制氢法：以秸秆为例，秸秆主要由纤维素，半纤维素和木质素通过复杂的方式连接形成，这3种物质的基本成分都是小分子糖类。但由于天然纤维素的结晶结构十分复杂，难以降解，因而很难被微生物所利用。发酵方式采用压力脉动固态发酵法，能够充分利用原料且大大降低废水排放量，在环境保护方面具有极大的优势，为生物质制氢技术开辟了新途径。