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当前氢气的应用
目前，每年全球约有4500万公吨的氢气利用化石燃料制备，其中一半用于氨气的合成生产;37%用于石油原料加氢处理和加氢石化产品;剩余的用于甲醇合成、油脂氢化、浮法玻璃制造和航天航空等3-4,9。氢气在汽车产业的应用也是方兴未艾，氢气内燃机或者氢气燃料电池是氢气动力车的主要动力技术，雪佛兰、奔驰、本田、现代等汽车企业均发布了相关的概念车。自2015年初丰田发售第一款量产型氢燃料电池汽车起，氢气作为新的能源燃料以一种更贴近人们日常生活的方式走进了公众的视野。氢燃料电池汽车的排放物仅为水蒸气，可以有效缓解城市机动车污染。中国汽车工业协会副秘书长许艳华认为氢燃料电池汽车是未来新能源汽车一个重要的发展方向。
当前氢气制备的方法
氢气只是一种能量载体，不是能量来源。因此，制备氢气的方法，决定了氢气是否属于可再生清洁能源。如图一所示，目前工业上制备氢气的方法可分为以下几个种类2,4-5,9：1、煤气转化;2、热化学法;3、生物制氢;4、电解水制氢;5、生物质热解技术等。其中，使用化石燃料作为主原料的煤气转化法，占世界氢气制备总量的96%：其中天然气占48%、石油占30% 以及煤占18%。只有剩余不到4%为电解水制氢2。事实上，为数不多的电解水制氢所利用的电力仍然是来源于化石燃料，这导致了看起来清洁的氢气并非真正的可再生清洁燃料，在氢气的能源生命周期内并没有实现真正的零排放。利用太阳能制备氢气可以实现氢气能源生命周期内的零排放，使其成为真正的可再生清洁燃料。
图一 当前工业制氢的方法示意图
太阳能制氢
电解水的原理
电解水制氢的基本原理并不复杂，相信有些读者还记得高中化学实验课上，化学老师将电极放入水中，倒扣试管，接上电源后，两个电极的表面都产生了很多气泡。事实上，这些气泡正是在正极产生的氧气和负极产生的氢气，而氢气试管内气体的体积是氧气试管的2倍。这是因为水是由氢和氧两种元素，以2:1的比例组合成水分子，在水中通入足够的电压和电流时，水分子会分解为氢、氧元素并在两个电极分别汇集生成氢气和氧气，化学反应原理如公式一所示。
〖2H〗_2 O_((l))+4h^+=4H^++O_(2(g)) E_OX^O=-1.229V
公式1-a: 电解水阳极反应式
〖4H〗_3 O^++4e^-=4H_2 O_((l) )+〖2H〗_2(g) E_Red^O=0.00V
公式1-b: 电解水阴极反应式
〖2H〗_2 O_((l))=O_(2(g))+〖2H〗_(2(g)) E_Redox^O=-1.229V
公式1-c: 水电解总反应式
公式一： 电解水化学反应式
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