师:今天我们一起来学习氢燃料电池发电实验。本节课学习内容主要包括:氢能源的优点、氢燃料电池的工作原理以及氢燃料电池发电实验。

  氢能是我国正在加速发展的清洁能源,氢气热值约为石油的3倍,能量密度高且易获取,电解水就能产生。我国虽是产氢大国,但氢能应用主要集中在化工领域,交通运输领域的氢能车才刚起步。如何拓展氢能应用范围,让它加速走进生产生活各方面,各地都在积极探索。今天的一线调研,我们跟随记者到浙江丽水,看看他们探索的山村氢能发展之路。

  在缙云县的一间会议室里,来自县政府环保、安全、能源等部门的负责人,正在为推进一个全国首创的山村氢能项目想办法。这是全国首个此类项目,在应急、环保等方面的审批,目前全国都没有先例。因为是首创,很多标准规范以及主管部门传统理念,都未覆盖到这个范围,怎么办?安全方面尤其要重视,绝不能出问题。那小山村里为何会有氢能,又为什么要县政府这么多部门共同推进?记者带着疑问来到项目所在地缙云县五都村。在开阔地带的一片白色房子,就是当地供电公司新建的山村氢能站。

  这里是制氢区域,电解水后变成固体燃料电池。第二块是用于氢能储能的气体储存氢罐。负责人说,五都村能建氢能站,主要是这里可再生能源丰富,村边有水电站、光伏电站和风电场,居民家屋顶也安了光伏板,利用这些充足的清洁电能,可电解水制氢。不仅如此,五都村原本是贫困村,靠种植茭白和养殖麻鸭致富,同时也产生了很多农牧废弃物。如何用自然循环方式处理这些废弃物,一直让他们发愁。经过缙云县政府努力,引进氢能相关企业,在五都村探索建设了全国首个基于乡村场景的绿色氢能示范工程,验证氢能近零碳排放分布式综合能源供应技术。

  我们首次采用沼气加氢的脱碳技术,通过沼气发生装置,将当地收集的茭白秸秆、餐厨垃圾和生物废弃物转换成沼气,再利用电解水制成的氢,固定沼气中的二氧化碳,进一步提纯天然气。

  下面我们来说氢能源的优点。第一个优点是清洁环保。氢本身无毒,在燃料电池中与空气中氧气反应后,唯一产物是纯净的水,且水可循环利用,实现污染物零排放,因此被视为最清洁能源。这是氢气和氧气反应的化学方程式,今天我们就利用这一反应原理进行发电实验。

  第二个优点是能量效率高。利用氢燃料电池技术,能控制氢气化学反应速率,直接将化学能转化为电能,其能量利用效率是汽油、柴油内燃机的2到3倍。

  第三个优点是热值高。氢气的热值是14.3×10?焦/千克,5千克氢气产生的热量,可使一辆普通轿车跑650千米。就像图中这辆氢燃料电池无人机,小小的电池内部装满压缩氢气,续航能力可达数小时。从常见燃料的能量密度对比图可见,氢气能量密度是传统燃料的两到三倍。

  第四个优点是便于储存和运输。将氢气气态加压、冷却液化或固态吸附,可适应各种应用环境的不同要求。能源工厂大多远离城市,把氢气转化为液态后,就能用车辆、轮船运输,也可铺设管道,迅速运输到所需地方。

  此外,氢气制取方法多种多样,可因地制宜,把各种能源灵活转化为氢气保存。工业生产中产生的废气、热气以及余热发电,都可用于制氢。既可以通过传统化石燃料,如煤、石油、天然气等制取氢气,也可以通过可再生能源发电,再以电解水方式制取氢气,还能利用废木材、有机废料等制取氢气。

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《高一上册 综合实践活动 氢燃料电池发电实验 逐字稿-2,651字 第5版》.docx
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