能源可分為“過程性能源”和“含能體能源”。當(dāng)今電能就是應(yīng)用最廣的“過程性能源”；柴油、汽油則是應(yīng)用最廣的“含能體能源”。
由于目前“過程性能源”尚不能大量地直接貯存，因此汽車、輪船、飛機(jī)等機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具就無法直接使用從發(fā)電廠輸出來的電能，只能采用像柴油、汽油這一類“含能體能源”。可見，過程性能源和含能體能源是不能互相替代的，各有自己的應(yīng)用范圍。
隨著，人們將目光也投向?qū)で笮碌摹昂荏w能源”，作為二次能源的電能，可從各種一次能源中生產(chǎn)出來，例如煤炭、石油、天然氣、太陽能、風(fēng)能、水力、潮汐能、地?zé)崮堋⒑巳剂系染芍苯由a(chǎn)電能。而作為二次能源的汽油和柴油等則不然，生產(chǎn)它們幾乎完全依靠化石燃料。
隨著化石燃料耗量的日益增加，其儲(chǔ)量日益減少，終有一天這些資源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的、儲(chǔ)量豐富的新的含能體能源。
新能源又稱非常規(guī)能源。是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式。指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、氫能，地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等由于它具有清潔、無污染、可再生的特點(diǎn)，符合可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展的要求而受到世界各國的重視，已成為全球能源領(lǐng)域投資的熱點(diǎn)。
下面讓我們來重點(diǎn)了解一下氫能、海洋能和生物質(zhì)能。
氫能是通過氫氣和氧氣反應(yīng)所產(chǎn)生的能量。氫能是氫的化學(xué)能，氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，二次能源。工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多，常見的有水電解制氫、煤炭氣化制氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制氫等。
氫具有高揮發(fā)性、高能量，是能源載體和燃料，同時(shí)氫在工業(yè)生產(chǎn)中也有廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在工業(yè)每年用氫量為5500億立方米，氫氣與其它物質(zhì)一起用來制造氨水和化肥，同時(shí)也應(yīng)用到汽油精煉工藝、玻璃磨光、黃金焊接、氣象氣球探測及食品工業(yè)中。液態(tài)氫可以作為火箭燃料，因?yàn)闅涞囊夯瘻囟仍冢?53℃。
作為能源，氫有以下特點(diǎn)：
- （1）、所有元素中，氫重量最輕。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，它的密度為0.0899g/l；在-252.7°C時(shí)，可成為液體，若將壓力增大到數(shù)百個(gè)大氣壓，液氫就可變?yōu)楣腆w氫。
- （2）、所有氣體中，氫氣的導(dǎo)熱性最好，比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍，因此在能源工業(yè)中氫是極好的傳熱載體。
- （3）、氫是自然界存在最普遍的元素，據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75％，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。
- （4）、除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。
- （5）、氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)有廣泛的可燃范圍，而且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。
- （6）、氫本身無毒，與其他燃料相比氫燃燒時(shí)最清潔，除生成水和少量氨氣外不會(huì)產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、鉛化物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氨氣經(jīng)過適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境巨，而且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。
- （7）、氫能利用形式多，既可以通過燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。用氫代替煤和石油，不需對現(xiàn)有的技術(shù)裝備作重大的改造現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)稍加改裝即可使用。
- （8）、氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。
1928年，德國齊柏林公司利用氫的巨大浮力，制造了世界上第一艘“LZ—127齊柏林”號飛艇，首次把人們從德國運(yùn)送到南美洲，實(shí)現(xiàn)了空中飛渡大西洋的航程。
大約經(jīng)過了十年的運(yùn)行，航程16萬多公里，使1.3萬人領(lǐng)受了上天的滋味，這是氫氣的奇跡。
本世紀(jì)50年代，美國利用液氫作超音速和亞音速飛機(jī)的燃料，使B57雙引擎輟炸機(jī)改裝了氫發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了氫能飛機(jī)上天。
特別是1957前蘇聯(lián)宇航員加加林乘坐人造地球衛(wèi)星遨游太空和1963年美國的宇宙飛船上天，緊接著1968年阿波羅號飛船實(shí)現(xiàn)了人類首次登上月球的創(chuàng)舉。這一切都依靠著氫燃料的功勞。
面向科學(xué)的21世紀(jì)，先進(jìn)的高速遠(yuǎn)程氫能飛機(jī)和宇航飛船，商業(yè)運(yùn)營的日子已為時(shí)不遠(yuǎn)。氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的新能源，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，是人類的?zhàn)略能源發(fā)展方向。
世界各國如冰島、中國、德國、日本和美國等不同的國家之間在氫能交通工具的商業(yè)化的方面已經(jīng)出現(xiàn)了激烈的競爭。雖然其它利用形式是可能的（例如取暖、烹飪、發(fā)電、航行器、機(jī)車），但氫能在小汽車、卡車、公共汽車、出租車、摩托車和商業(yè)船上的應(yīng)用已經(jīng)成為焦點(diǎn)。
大型電站，無論是水電、火電或核電，都是把發(fā)出的電送往電網(wǎng)，由電網(wǎng)輸送給用戶。但是各種用電戶的負(fù)荷不同，電網(wǎng)有時(shí)是高峰，有時(shí)是低谷。為了調(diào)節(jié)峰荷、電網(wǎng)中常需要啟動(dòng)快和比較靈活的發(fā)電站，氫能發(fā)電就最適合搶演這個(gè)角色。利用氫氣和氧氣燃燒，組成氫氧發(fā)電機(jī)組。這種機(jī)組是火箭型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配以發(fā)電機(jī)，它不需要復(fù)雜的蒸汽鍋爐系統(tǒng)，因此結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，啟動(dòng)迅速，要開即開，欲停即停。在電網(wǎng)低負(fù)荷時(shí)，還可吸收多余的電來進(jìn)行電解水，生產(chǎn)氫和氧，以備高峰時(shí)發(fā)電用。這種調(diào)節(jié)作用對于用網(wǎng)運(yùn)行是有利的。
另外，氫和氧還可直接改變常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀況，提高電站的發(fā)電能力。 更新的氫能發(fā)電方式是氫燃料電池。這是利用氫和氧（成空氣）直接經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的裝置。換言之，也是水電解槽產(chǎn)生氫和氧的逆反應(yīng)。
70年代以來，日美等國加緊研究各種燃料電池，現(xiàn)已進(jìn)入商業(yè)性開發(fā)，日本已建立萬千瓦級燃料電池發(fā)電站，美國有30多家廠商在開發(fā)燃料電池.德、英、法、荷、丹、意和奧地利等國也有20多家公司投入了燃料電池的研究，這種新型的發(fā)電方式已引起世界的關(guān)注。
隨著制氫技術(shù)的發(fā)展和化石能源的缺少，氫能利用遲早將進(jìn)入家庭，首先是發(fā)達(dá)的大城市，它可以像輸送城市煤氣一樣，通過氫氣管道送往千家萬戶。每個(gè)用戶則采用金屬氫化物貯罐將氫氣貯存，然后分別接通廚房灶具、浴室、氫氣冰箱、空調(diào)機(jī)等等，并且在車庫內(nèi)與汽車充氫設(shè)備連接。人們的生活靠一條氫能管道，可以代替煤氣、暖氣甚至電力管線，連汽車的加油站也省掉了。這樣清潔方便的氫能系統(tǒng)，將給人們創(chuàng)造舒適的生活環(huán)境，減輕許多繁雜事務(wù)。作為新能源，其安全性受到人們的普遍關(guān)注。
從技術(shù)方面講，氫的使用是絕對安全的。氫在空氣中的擴(kuò)散性很強(qiáng)，氫泄漏或燃燒時(shí)，可以很快地垂直升到空氣中并消失得無影無蹤，氫本身沒有毒性及放射性，不會(huì)對人體產(chǎn)生傷害，也不會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)。
