关于利用太阳能制取氢气的研究

1：引言(Introduction)

能源是人类赖以生存的物质资源。随着人类步入21世纪，社会发展对能源需求大幅提高，在矿物资源有限，并且污染愈演愈烈，阻碍人类发展的情况下，发展清洁、高效。有巨大再生循环潜力的环保新能源已成为科学发展的必然。氢能正是一种在常规能源危机出现的背景下，为人们所期待的新的二次能源。科学家认为，氢能在21世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源。

作为一种理想的新的含能体能源，氢具有重量最轻、导热性最好、在自然界存在最普遍、发热值高、燃烧性能好，本身无毒，燃烧时最清洁、不会产生对环境有害的污染物质、燃烧生成的水可继续制氢，反复循环使用以及利用形式多、可以多种形态出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求等显著特点。早在第二次世界大战期间，氢即用作A一2火箭发动机的液体推进剂。目前液氢己被广泛用作火箭和航天动力的燃料。世界各国对开发利用氢能都十分重视，投入了不少人力、财力、物力，并且业己取得了多方面的进展。现已有从含烃的化石燃料中制氢、常规发电电解水制氢、太阳热分解水制氢、太阳能电解水制氢、太阳能光化学分解水制氢、太阳能光电化学分解水制氢、模拟植物光合作用分解水制氢、光合微生物制氢等8种主要制氢方法。

本课题对开发利用氢能源的途径和方法进行了研究。由于在自然界中，氢己和氧结合成水，制取氢气必须用热分解或电分解的方法把氢从水中分离出来。如果用煤、石油和天然气等燃烧所产生的热能或所转换成的电能分解水制氢，显然是不经济、不合理的。高效率制氢的基本途径，应是利用太阳能。

当今世界上能源危机正不断加剧，到本世纪50年代，世界上的三大主要能源(石油、煤、天然气)都将耗尽，新的清洁能源的出现是世界发展的必然趋势和需求。用太阳能发电制取氢气，是满足新世纪能源需求的一种理想方式。

本课题研究的目的是要寻找一种成本低、效率高的实用性制氢方法。经比较，选取太阳能光伏发电制氢作为新世纪能源开发的一种理想模式。

2.方法(Method)

(1)研究方法

文献法：通过查找各方面的资料，进行比较、分析，最后得出结论。

上网查询：使用电子计算机上网，查询收集资料。

(2)程序(Procedure)

阶段一：理论学习一—通过学校展开的研究性学习培训，了解研究性学习的方法、意义及作用等。

阶段二：查找资料一—通过上网、看电视以及图书馆查询等方式，寻找我们所要的材料。

阶段三：分析材料一—对找到的材料进行科学系统的分析，并初步确定用太阳能光伏发电制取氢气。

阶段四：离校访问一—走出校园，到云南省太阳能研究所访问。

阶段五：绘制实验图纸一—在习亚华老师的帮助下，使用Autocad R14绘制实验图纸。

阶段六：完成论文一—进一步分析资料，在老师的帮助下完成研究论文。

阶段七：得出预期成果、结题。

3.结果(Results)

通过对太阳能、氢能的学习与研究、资料的收集与分析，本课题组决定采用太阳能光伏发电分解水的方法制取氢气。下表是我们对各种制氢方法对比研究后得出的结果：

通过对这几种制氢方法的分析和我们能力的分析，我们决定着重研究太阳能光伏发电电解水制氢。因为该方法对我们中学生比较实际，且技术比较成熟，我们希望在研究中能找到一种提高效率、降低成本的方法。

4.讨论(Discussion)

(1)实践与理论意义(Practical and Theoretical implications)

利用太阳能制氢，对于充分利用自然资源开发新型清洁能源，解决世界性能源危机，实现可持续发展具有重大现实意义。在不远的将来，以太阳能制得的氢能将成为人类普遍使用的一种优质、洁净燃料。但这是一个难度很大的课题，有大量的理论问题和工程技术问题需要解决。最重要的是要找到一种成本低、效率高的制氢方法。

由于氢能是通过一定方法利用其它能源制取的二次能源，制氢要耗能。若是用常规电(市电)制氢，从能量利用的角度讲得不偿失。因此，选用一次能源中取之不尽、用之不竭的太阳能制氢，是最经济的。

对于太阳能制氢这样的课题，要想获得可以投入市场、普及应用的电解氢能源，需要更多更深的科学文化知识和长期深入的研究。就我们目前所掌握的知识，单靠我们自己尚不足以完成这个具有尖端科学技术的前瞻性试验项目。本课题主要是提出了解决这一重大科技难题的一个思路，探讨一种可能，启发我们更深入地去探索科学奥秘。

(2)结论

通过对各方面资料的研究和分析，我们发现这个课题并不是靠我们几个中学生就能完成的，它是世界前沿科技的课题之一，全球各发达国家都在研究。只要我们用心去钻研、去实践，就一定能有所发现，取一定大的收获。