制氢技术教学提纲
氢气实验室制法化学教案设计
氢气实验室制法化学教案设计一、教学目标1、了解氢气实验室制法的原理和操作方式2、掌握氢气实验室制法的实验装置设计和操作步骤3、熟悉氢气实验室制法的安全操作规范4、了解氢气的性质及其应用二、教学大纲1、氢气实验室制法的原理2、氢气实验室制法的操作步骤3、氢气实验室制法的实验装置设计4、氢气实验室制法的安全操作规范5、氢气的性质及其应用三、教学内容1、氢气实验室制法的原理氢气实验室制法是利用还原剂将水分解产生氢气的方法。
一般采用锌粉与酸反应生成氢气的方法。
锌与酸反应时，产生的氢气可以被收集到试管中。
2、氢气实验室制法的操作步骤(1) 准备材料：锌粉、硫酸、试管等。
(2) 将锌粉加入试管中，数量要适量。
(3) 加入适量的硫酸到试管中，注意要缓慢倾倒。
(4) 用气吸管吸收产生的氢气。
(5) 观察氧化锌产生的现象。
3、氢气实验室制法的实验装置设计氢气实验室制法的实验装置主要包括：锌粉、硫酸、试管、氧化锌和气吸管等。
其中，试管用来收集氢气，气吸管则用来吸收氢气。
氧化锌用来观察产生的反应现象，锌粉和硫酸则是参与反应的产生物。
4、氢气实验室制法的安全操作规范在进行氢气实验室制法实验时，需要注意以下安全操作规范：(1)实验过程中应戴上防护眼镜和手套。
(2)硫酸具有强腐蚀性，操作时必须小心。
(3)锌粉易碎，应谨慎处理。
(4) 氢气是易燃气体，应远离火源。
(5) 实验前应检查装置是否完整，并保证通气性良好。
5、氢气的性质及其应用氢气是一种无色、无味、不可燃的气体。
具有极低的密度，易于收集。
氢气是一种非常重要的化学物质，广泛应用于许多领域。
比如在工业上，氢气用于制造氨、硬度合金、有机化合物等。
在航空航天、汽车工业中，氢气作为燃料使用，可以减少二氧化碳的排放。
此外，氢气还被用于制造可再生能源，比如燃料电池等。
四、教学方法1、授课法通过讲授氢气实验室制法的原理、操作步骤、实验装置设计、安全操作规范等内容，使学生了解和掌握氢气实验室制法的基本知识，提高其安全操作实验的能力。
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课题：氢气的制备与性质
教学目标：
1. 了解氢气的制备方法和反应特点
2. 掌握氢气的性质和用途
3. 培养学生的实验探究能力和科学思维
教学重点：
1. 氢气的制备方法
2. 氢气的性质
教学难点：
1. 氢气与氧气的反应过程
2. 氢气的应用领域
教学流程：
1. 导入：通过展示氢气的应用场景引起学生兴趣
2. 讲解：介绍氢气的制备方法，包括金属与酸的反应、金属与水的反应等
3. 实验：进行氢气的制备实验，观察反应过程并记录实验数据
4. 总结：总结氢气的性质和用途，引导学生思考氢气的价值和意义
5. 拓展：介绍氢气在能源领域的应用，引导学生了解氢能技术的发展
6. 练习：布置相关练习题，巩固学生对氢气知识的理解和掌握
教学方法：讲授结合实验、启发式教学
教具准备：试管、氢气发生装置、氢气收集器等实验器材
板书设计：氢气的制备方法、氢气的性质、氢气的应用、氢气的反应等关键词
评估方式：课堂讨论、实验报告、小测验等多种评估方式结合，全面评价学生的学习情况课后作业：完成相关练习题，复习本节课内容，为下节课学习做好准备
备注：根据实际教学情况，可根据学生的学情和兴趣调整教学内容和方法，以达到更好的教学效果。
制氢培训讲义
1.制氢装置设计及改造情况大连西太平洋石油化工有限公司制氢装置规模为6×104Nm3/h。
两套加氢、脱硫、转化炉、中变采用国内技术；净化系统为变压吸附法，技术为德国林德（Linde）公司专利，引进控制计算机、成套阀门、管线、仪表和吸附剂，吸附罐为国内制作，林德公司制造技术。
设计单位为中国石化北京设计院。
本装置由下列五部分组成：（1）原料油干法加氢、脱硫部分（2）转化及相应对流段热回收部分（3）中温变换及变换气换热冷却部分（4）PSA中变气净化部分（5）开工及循环氢压缩机及酸性水汽提部分装置的加氢、脱硫、转化、中变过程采用两个系列。
PSA部分则为一个系列。
原料设计时以轻质油（重整拔头油或轻石脑油）为主，同时应用少量液化气和ARDS装置弛放干气。
98年7月至今，由于重整装置停工未开，制氢原料改为重整精制油。
产品纯度为H2>%。
产品主要供常渣油加氢脱硫（ARDS）装置、蜡油加氢精制装置及煤柴油加氢精制装置、聚丙烯用。
施工图设计于1992年12月末完成，1995年末基本建成，1997年7月正式投产。
1998年2月经标定达到设计规模，生产稳定，质量良好。
2.生产装置工艺原理本制氢工艺采用以轻质油(重整拔头油或轻石脑油)为原料．经干法加氢、脱硫后与水蒸汽混合，经催化剂转化产生H2、CO及CO2。
转化气再经中温变换将CO与转化气中水蒸汽反应成CO2同时再产生部分H2。
中变气经换热、冷却分液后进往PSA吸附部分脱除中变气的CH4、CO和CO2，生产纯度为99 9％(v)的氢。
RS+H2→R+H2SH2S+Z n O→Z n S+ H2 OR+ H2 O→CH4+CO+CO2CH4+ H2 O→3 H2+CO-QCO+ H2 O→H2+CO2+Q3.生产装置工艺流程详述本装置设计原料主要是重整拔头油，工艺流程大致可分为五部分：（设计条件）（1）原料脱硫部分（分A、B两系列，以A系列为例，下同）40℃的重整拔头油自装置外进原料缓冲罐D-101，经原料泵P-101/1升压至。
高中化学制氢实验原理教案
高中化学制氢实验原理教案
实验名称：制备氢气
实验原理：
化学反应式：Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
反应类型：单替换反应
实验目的：通过锌与盐酸的反应制备氢气。
实验器材：锌粉、盐酸、试管、试管架、试管钳、玻璃棒、气吹管。
实验步骤：
1. 取一个试管，将试管架固定在试管上。
2. 向试管中加入一小撮锌粉。
3. 慢慢地倒入适量的盐酸。
4. 用试管钳夹住试管，用玻璃棒轻轻搅拌试管内的溶液。
5. 将气吹管一端放入试管中，并用火燃烧另一端。
实验现象：
1. 锌粉与盐酸反应产生气泡，并有气体逸出试管口。
2. 气泡的颜色为无色。
3. 其中的气体可使火焰燃烧。
实验注意事项：
1. 实验过程中要小心操作，注意安全。
2. 盐酸为腐蚀性物质，避免与皮肤接触，遇到溅出的盐酸应立即用大量水冲洗。
3. 在实验现象中观察得到的气体可通过氢气燃烧试验来验证。
拓展思考：
1. 实验原理中的反应类型是哪种？为什么？
2. 为什么需要用火燃烧另一端的气吹管？
3. 如果取代锌，使用铁，铝等金属会发生何种变化？
以上内容供参考，可以根据实际教学情况进行适当调整。
愿您的教学取得成功！。
初中化学氢气的制备的教案
初中化学氢气的制备的教案
主题：氢气的制备
目标：学生能够理解氢气的性质、制备方法及应用，并能够在实验中制备氢气。
教学重点和难点：掌握氢气的制备实验步骤和注意事项。
准备材料：
1. 长颈瓶
2. 氢氧化钠溶液
3. 锌粉
4. 蒸馏水
5. 瓶塞
6. 水槽
教学步骤：
1. 引出问题：你知道氢气是什么吗？它有什么用途？我们如何制备氢气？
2. 简单介绍氢气的性质和用途。
3. 展示实验材料，并向学生详细解释氢气的制备方法：将氢氧化钠溶液和锌粉加入长颈瓶中，加入适量蒸馏水，用瓶塞封住瓶口并摇晃。
4. 安排学生分组进行实验操作，教师提供指导和帮助。
5. 观察实验现象，学生记录实验过程并总结实验规律。
6. 结合实验结果，讨论氢气制备的原理和注意事项。
7. 提出问题和激发学生思考，引导学生反思实验过程和结果。
8. 总结本节课的内容，强调氢气的制备实验步骤和注意事项。
作业：要求学生回家整理实验过程并写一份实验报告，包括实验目的、材料和方法、实验过程、实验结果和结论等内容。
教学反思：在教学中要重视实验操作的细节和注意事项，引导学生主动参与实验并加深对氢气的认识。
同时，要激发学生对化学实验的兴趣和探索精神，培养他们的实验操作能力和科学思维能力。
中学化学氢气制取实验教案
中学化学氢气制取实验教案一、实验目的：通过实验操作了解和掌握氢气的制取方法和相应的化学原理。
二、实验器材：电解槽、酸性电解溶液、铜板、铁板、电源、导线、水槽、集气瓶、气液分子筛等。
三、实验原理：氢气的制取方法有多种，常用的一种是电解水制氢。
电解水时，通过电解槽中的酸性电解溶液，加入适量的电解质后通电，使正负极板附近的水分子发生电解，其中阴离子在阳极析出氧气，阳离子在阴极析出氢气。
反应可表示为：2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)四、实验步骤：1. 准备实验器材：组装好电解槽，注入适量的酸性电解溶液。
在阳极和阴极分别放置铜板和铁板。
2. 将电源与电解槽连接好，确保接线无误。
3. 将电源接通，调节电流强度，开始电解水。
4. 在电解槽的两侧设置水槽，保持气体收集瓶的进气口完全浸入水中，以避免空气倒流。
5. 收集气体，使用气体收集瓶将析出的氢气收集起来。
6. 运用气液分子筛对气体进行净化和干燥处理。
五、实验注意事项：1. 实验过程中应注意安全，佩戴好实验室所需的防护设备。
2. 操作过程中应小心谨慎，避免电解液的外溅和对眼睛、皮肤等造成伤害。
3. 电流强度不要过大，以免产生氧气量过多，导致副反应。
4. 电极的材料可以根据实际需要进行调整，但一般选择具有较好导电性的金属材料。
六、实验结果与分析：经过一定时间的电解水操作，可以观察到氢气和氧气的气体生成。
氢气在阴极上析出，呈无色无臭，极易燃烧，氧气在阳极上析出，呈无色无臭，具有助燃性。
七、实验延伸：1. 可以进行氢气的初步检验，通过火花试验确认氢气的可燃性。
2. 可以将制得的氢气应用于其他实验或化学反应中。
八、实验拓展：1. 可以设计不同条件下的电解实验，探究对反应速率的影响，如电流强度、电解液浓度等。
2. 可以与其他制取氢气的方法进行对比，如碱金属与水的反应等。
通过上述实验教案，学生们可以通过亲手操作制取氢气，了解和掌握相关的化学原理和实验操作技能。
制氢培训
2020/7/28
工艺：路线制氢装的置选原择料和及优工化艺方案
一、制氢技术的多样化 二、轻烃蒸汽转化制氢技术方案多样化 三、制氢装置原料的多样化 四、含烯烃原料的烯烃饱和技术 五、蒸汽转化工艺条件的选择 六、中温变换工艺技术 七、关键设备：转化炉
2020/7/28
工艺路线 ：
一、制氢技术的多样化
2020/7/28
制气工段
： 原料的杂质
1.1 硫含量 （进转化炉前〈0.2ppm) 1.2 氯含量 （进转化炉前〈0.2ppm) 1.3 砷含量 （进转化炉前〈1ppb) 1.4 烯烃含量（进转化炉前〈1%) 1.5、脱盐水的硫含量
2020/7/28
原料的产氢率的要求
原料的氢碳化与理论产氢量的关系
工艺技术方案的选择
2020/7/28
）
2020/7/28
制气工段 ： 三、制氢装置原料的多样化
（一）原料的要求 在制氢装置的氢气成本构成中，原料和燃料费 用约占60～85%，其余水电、催化剂及化学药 剂消耗、工资、大修折旧、车间经费等只占15 ～40% 原料规格要求 原料组成 同炭数的烃类其积炭倾向为：烯烃>芳香烃>环 烷烃>烷烃 商业化的转化催化剂对原料的要求一般为：烯 烃<1%mol；芳烃含量<13%。环烷烃<36％，轻 油干点<210℃。
较为简单，主要发生上述反应，最终产品
气组成由反应②③平衡决定。
2020/7/28
蒸汽转化过程反应原理
而轻石脑油，由于其组成较为复杂，有烷 烃、环烷烃、芳烃等，因此，除上述反应外， 在不同的催化床层，还发生高级烃的热裂解、 催化裂解、脱氢、加氢、积炭、氧化、变换、 甲烷化等反应，最终产品气组成仍由反应②③ 平衡决定。
经典的制氢培训教材(原理、运行、维护、安全)
第一节概述制氢装置和贮存系统为发电机提供氢气冷却系统所需的氢气，其纯度和湿度应满足发电机氢气冷却系统的要求。
电厂二期工程要在原已有基础上扩建并有一部分设备要与原设备接口。
因此，要保证一期工程设备安全、正常运行情况下顺利安装和调试二期设备。
一、制氢系统设备概况二期设备为一套完备的制氢工艺装置以及氢气贮存和分配系统。
包括氢发生处理器（含电解槽、框架一、干燥装置、碱液泵）、框架二、框架三（含除盐水箱、碱液箱、注水泵）、氢气贮罐、压缩空气贮罐、除盐水闭式冷却装置以及系统内的电气及控制设备、管道、阀门和仪表等。
表8－1给出了二期制氢设备清单。
1.设备要求1.1 整套设备为组装单元式，单元范围包括所有设备、阀门、管件、支吊架。
同时应提供各单元间的连接管道。
1.2 电解槽连续、间断均可运行。
槽体为碳钢镀镍材质，压缩空气贮罐，氢气贮罐为合金钢，其余设备均为不锈钢材质（1Cr18Ni9Ti）。
1.3 氢气贮罐能耐-19 ℃的低温。
1.4 所有管路阀门均为不锈钢材质（1Cr18Ni9Ti），气管路及碱液管路的阀门和其它参与程控的阀门均采用进口产品。
1.5 到汽机房氢气管应设置二个接口，框架二上还应设置备用氢气接口。
1.6 所有设备在额定条件下应能保证安全运行,电解槽大修周期不少于10年。
2.主要设备性能与参数2.1 电解槽主要技术参数：（安装在氢发生器）2.1.1 氢气产量：10Nm3/h(产氢气量连续可调范围为额定出力的50～100%)。
2.1.2 氧气产量：5Nm3/h2.1.3 氢气纯度：≥99.9%2.1.4 氧气纯度：≥99.3%2.1.5 氢气湿度：＜4mg/m32.1.6 电解槽额定工作压力：3.2MPa2.1.7 电解槽工作温度：＜90℃2.1.8 电解槽额定工作电流：740A2.1.9 电解槽电解小室工作压力：～2V2.1.10 电解槽单位产氢量直流电耗：4.6kW.h/Nm32.1.11 氢氧分离器液位差：±5mm2.2 氢发生处理器：数量：1套；结构形式：组装框架式，框架材料为碳钢；氢气处理量：10 NmЗ/h；出口氢气含湿量：露点<—55℃。
初中化学氢气的制备教案
初中化学氢气的制备教案
一、教学目标
1. 了解氢气的性质和用途。
2. 掌握氢气的制备方法。
3. 能够进行实验，制备氢气。
二、教学重点和难点
1. 氢气的性质和用途。
2. 氢气的制备方法。
3. 实验中注意安全。
三、教学准备
1. 实验器材：氢气生成装置、实验室酸、锌粉、试管等。
2. 实验材料：氢气生成试剂。
3. 实验环境：通风良好的实验室。
四、教学过程
1. 引入：介绍氢气的性质和用途，引起学生对氢气的兴趣。
2. 实验操作：讲解氢气的制备方法，组织学生进行实验，观察氢气生成的过程。
3. 总结：总结本节课的内容，强调氢气的重要性和应用。
4. 作业：让学生回家了解氢气的更多知识，为下节课做准备。
五、板书设计
1. 氢气的性质和用途。
2. 氢气的制备方法。
六、教学反思
1. 整个教学过程中，需要特别注意实验的安全性，确保学生操作无危险。
2. 在引入部分需要讲解生活中氢气的应用，让学生对氢气有更直观的认识。
七、教学延伸
1. 可以通过实验探究氢气的燃烧性质，展示氢气的能量特点。
2. 可以组织学生进行小组讨论，探讨氢能源的发展前景和应用领域。
初中化学半文半理教案
初中化学半文半理教案【教学目标】知识与能力：了解氢气的制备方法，掌握利用实验装置制备氢气的方法。
情感态度价值观：培养学生的实验操作能力和观察能力，让学生在实验中体会科学的魅力。
【教学重点】1. 了解氢气的物理性质和化学性质；2. 掌握利用实验装置制备氢气的方法。
【教学难点】理解氢气的制备原理；掌握实验操作方法。
【教学内容】1. 氢气的物理性质和化学性质；2. 制备氢气的方法；3. 实验操作过程。
【教学过程】1. 知识讲解（15分钟）首先，向学生介绍氢气的物理性质和化学性质，以及氢气在日常生活中的应用。
然后，简要介绍制备氢气的方法。
2. 实验操作（30分钟）（1）实验仪器及原料准备：锌粉、稀盐酸、试管、试管架、气液分离器等。
（2）操作步骤：a. 将锌粉放入试管中；b. 将试管倒立放在试管架上，试管口垂直于试管支架；c. 向试管中加入稀盐酸，用气液分离器收集生成的氢气。
（3）实验记录：记录观察到的现象和实验结果。
3. 总结与讨论（10分钟）让学生根据实验结果总结制备氢气的方法，并讨论氢气在实际生活中的应用。
4. 总结与拓展（5分钟）回顾本节课的内容，对学生进行知识点的巩固，并鼓励他们拓展相关知识。
【板书设计】氢气的性质和制备方法【课后作业】1. 通过查找资料，了解氢气的更多应用领域；2. 完成复习笔记，加深对氢气制备实验的理解。
【教学反思】本节课通过制备氢气的实验，让学生亲身体验了化学反应的过程，增强了他们对氢气制备方法的理解。
同时，在实验中培养了学生的实验操作能力和观察能力，有助于提高学生的科学素养。
制氢技术教学提纲共50页文档
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
制氢技术教学提纲
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❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
制氢工艺教材46页word
概述1.氢气的物化性质在通常状况下，氢气是一种无色、无味和无嗅的气体。
它比空气还轻。
据测定，在标准状况下(温度为0℃，压强为101325帕)，1升氢气的质量是0．089克。
氢气跟同体积的空气相比，质量约是空气的1／14。
在101325帕下，氢气在-252．8℃(20.2K)时，能变成无色的液体，在-259．2℃(13．8K)时，能变为雪状的固体。
它难溶于水，也难液化。
这样轻的气体，自然具有最大的扩散速度和很高的导热性，它的导热率比空气大7倍。
氢气在水中的溶解度很小，而在镍、钯和钼中的溶解度都很大，一体积的钯能溶解几百体积的氢气。
氢气的渗透性很强，常温下可透过橡皮和乳胶管，在高温下可透过钯、镍、钢等金属薄膜。
由于氢气具有很强的渗透性，所以当钢暴露于一定温度和压力的氢气中时，渗透于钢的晶格中的原子氢在缓慢的变形中引起脆化作用。
它在钢的微观孔隙中与碳反应生成甲烷。
随着甲烷生成量的增加，使孔隙扩张成裂纹，加速了碳在微观组织中的迁移，降低了钢的机械性能，甚至引起材质的损坏。
氢气在常温下性质稳定，但在点燃或加热等条件下，能够跟许多物质发生化学反应。
2．氢气用途氢气不但是一种优质燃料，还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。
石油和其他化石燃料的精炼需要氢，如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等；化工中制氨、制甲醇也需要氢。
氢还用来还原铁矿石。
用氢制成燃料电池可直接发电。
采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电，其能量转换效率将远高于现有的火电厂。
3. 氢气制备工业上制氢的方法和工艺与原料种类有关，以干气或轻油为原料，一般采用蒸汽催化转化工艺；以重油或煤为原料，则一般采用部分氧化法工艺；以水为原料采用电解法。
4.本装置工艺流程特点本装置为加氢联合装置配套单元，共两套生产10000m3/h氢气，一套为从原30万吨合成氨改造而成，采用托普索技术，以炼厂干气和石脑油为原料，生产65000m3/h氢气，另一套为新建装置，为国产技术，以炼厂干气为原料，生产35000m3/h氢气，两套装置公用工程部分共用。
氢能利用 教学大纲
氢能利用教学大纲氢能利用教学大纲引言随着全球对可再生能源的需求不断增长，氢能作为一种清洁、高效的能源形式，受到了广泛关注。
为了推动氢能利用技术的发展，培养相关领域的专业人才，制定一份全面而系统的氢能利用教学大纲显得尤为重要。
本文将探讨氢能利用教学大纲的内容和结构，以期为相关课程的设计提供参考。
一、氢能概述1.1 氢的性质和特点介绍氢元素的基本性质，包括轻、易燃、无毒等特点，以及其在自然界中的存在形式。
1.2 氢能的优势和应用领域探讨氢能作为一种清洁能源的优势，如高能量密度、零排放等，并介绍其在交通运输、能源存储等领域的应用。
二、氢能生产技术2.1 氢能生产的基本原理介绍氢能的生产原理，包括水电解、热解和化学反应等方式。
2.2 传统氢能生产技术讨论传统的氢能生产技术，如煤炭气化、天然气重整等方法，并分析其优缺点。
2.3 新兴氢能生产技术探讨新兴的氢能生产技术，如太阳能和风能电解水制氢、生物质气化等方法，以及其在可持续发展方面的优势。
三、氢能储存技术3.1 氢能储存的需求和挑战分析氢能储存的需求和挑战，如高压储氢、液态储氢和固态储氢等技术面临的问题。
3.2 氢气压缩储存技术介绍氢气压缩储存技术的原理和应用，包括压缩机、储气罐等设备的使用。
3.3 液态氢储存技术探讨液态氢储存技术的原理和应用，包括液氢罐的设计和安全性考虑。
3.4 固态氢储存技术讨论固态氢储存技术的原理和应用，如金属氢化物、碳材料等的储氢性能。
四、氢能利用技术4.1 燃料电池技术介绍燃料电池技术的原理和应用，包括质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等类型。
4.2 氢气燃烧技术探讨氢气燃烧技术的原理和应用，包括内燃机、燃气锅炉等领域的应用。
4.3 氢能与能源系统的集成讨论氢能与能源系统的集成，如氢能与电力系统的结合，以及氢能与可再生能源的协同利用。
结语通过对氢能利用教学大纲的探讨，可以看出，氢能作为一种清洁、高效的能源形式，具有广阔的应用前景。
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2.3 化石能源制氢
❖ 商业用氢约96%由化石能源中制取 ❖ 储备有限，制氢污染环境，作为一种过渡工艺 ❖ 在石油化工生产过程里，常用石油分馏产品（包括石油气）
作原料，采用比裂化更高的温度（700～800℃，有时甚至 高达1000℃以上），使具有长链分子的烃断裂成各种短链 的气态烃和少量液态烃，其中就含油氢气。
水煤气法制氢
❖ 煤直接制氢 煤间接制氢:煤——甲醇——甲醇重整制氢
❖ 传统煤制氢技术（煤气化为主）包括三个过程，造气反 应、水煤气变换反应、氢的提纯和压缩.
C+H2O---CO+H2 CO+H2O---CO2+H2, 可得含氢量在80%以上的气体 ❖ 再压入水中以溶去CO2，再通过含氨蚁酸亚铜（或含氨乙
1）开发新的热源---热化学制氢过程需要消耗水和热，热 源是关键。核能是今后最有希望的热源；太阳能亦可 产生600-800℃ 的高压过热蒸汽。
2）热化学制氢面临的技术挑战 反应过程的控制，以及中间产物的分离。 3）热化学制氢的材料难题——耐酸以及高温材料的研究
目前热化学制氢技术还很不成熟，离商业化还很遥远。 任何一项技术的重大突破都会改写此技术的历史。
极化现象： 实际生产中电解池的电极过程是不可逆的，电极电位值将
偏离平衡电位值，这种现象称为电极的极化现象。 ❖ 浓差极化： 由于电极过程某些步骤地相对迟缓，使电极表面附近的反
应物浓度不同于电解池中溶液的浓度。 ❖ 活化极化： 由于参加电极反应的某些粒子缺少足够的能量（活化能）
来完成电子的转移或状态的变化，结果在阴极上放电 的离子数不足而电子过剩，阴极电位变小；在阳极上 放电的离子也相应减少而电子不足，阳极电位变大。 因活化极化而产生的超电位叫活化超电位。
第二章 制氢
L/O/G/O
目前的制氢方法有哪些？
热化学 制氢
化石能 源制氢
电解水制 氢
氢气
其它制氢 方法
生物质 制氢
2.1 氢气的实验室制法
2.1 氢气的实验室制法
2.2 用水制氢
❖ 水电解制氢目前占总产量的４％，工艺过程简单，无污染，但 消耗电量大，每立方米氢气电耗为4.5—5.5 kWh，电解水制氢 主要用于工业生产中要求纯度高，用氢量不多的工业企业。
按热化学循环制氢过程所涉及的物料可分为几类：
1）氧化物体系MeO（金属Me可以是Mn,Fe, Co等）
氢生成 3MeO+4H2O---Me3O4+H2 氧生成 Me3O4---3MeO+1/2O2 2）卤化物体系（金属Me可以是Mn,Fe,Ca等。X为Cl,Br,I）
金属卤化物 卤素生成 氧生成 水解
重水电解
重水电解过程和普通水电解过程一样，只是电解的是重 水，则可得到氢的同位素氘。
D2O——D2+1/2O2 做为核聚变的材料，例如氢弹等。
煤水电制氢
将煤粉加入酸性电解槽中的阳极区域，以消除极化效应， 阳极反应产物为CO2。阴极产生的是氢气。 这样能使电解可以使能耗降低至2.4kWh/1m3 H2。但此方法 是以排放CO2为代价的。 美国已用此方法在新墨西哥州建了一座年产300万方氢工 厂。
3MeX2+4H2O---Me3O4+6HX+H2 Me3O4+8HX----3MeX2+4H2O+X2 MeO+X2----MeX2+1/2O2 MeX2+H2O----MeO+2HX
3）含硫体系：
研究得最多的是碘-硫循环，美国、日本、法国都选择I-S
循环进行深入研究。
本生（Bunsen）反应
SO2+I2+2H2O---2HI+H2SO4
高温热水解制氢
❖ 水直接加热到很高温度，例如3000℃以上，部分水可以 离解为氢和氧。
H2O---1/2O2+H2 △H=241 kJ/mol ❖ 高温热水解制氢的难题和展望 o 热源，需要2000℃以上，只有太阳能与核能解决。 o 材料问题，金属材料几乎不能胜任，只希望于非金属材
料，如碳材料，陶瓷材料等。
硫酸分解反应
H2SO4---H2O+SO2+1/2O2
氢碘酸分解反应
2HI---H2+I2
连续操作,闭路循环，物料循环使用,效率可达52%,成本低。
４）杂化体系：
包括硫酸－溴杂化过程，硫酸杂化过程，烃杂化过程，金
属-金属卤化物杂化过程。
如：甲烷-蒸汽循环：CH4+H2O---CO+3H2
热化学制氢的问题及展望
酸亚铜）溶液中除去残存的CO而得较纯氢气（这种方法 制氢成本较低产量很大，设备较多，在合成氨厂多用此 法）。
在0.1MPa,25度的碱溶液中（pH=14）,氢超电位为 0.83V，氧超电位为0.4V，超电位与电极材料、电流密 度、操作温度和电解液组分有关。
水的电解操作电压中，氢和氧的超电位占较大的 份额。因此，研究超电位对降低电能的消耗是十分重 要的。
水电解制氢效率，75％-85%，每立方氢气电耗约 为4.5-5.5kWh.
热化学制氢
❖ 热化学制氢指在水系统中，不同温度下，经历一系列化 学反应将水分解成氢气和氧气，不消耗制氢过程的添加 元素或化合物，整个反应过程构成一封闭循环系统。
❖ 热化学制氢在1073-1273K下进行。 ❖ 该系统可与高温核反应堆或太阳能所提供的温度水平匹
配。可望实现工业化。
热化学制氢研究现状
❖ 水电解制氢的原理
e ❖ 电解定律： GKeIt F It
e化学当量，F法拉第常数，Ｉ电流，ｔ通电时间，G化 学反应物生成的量。 ❖ 电解电压：
水的理论分解电压为氢、氧电池的可逆电动势，在 1atm,25度下，为1.23V。即水电解池的电压对应于Gibbs 自由能的变化是1.23V，而对于焓的变化（即氢的燃烧热） 为1.48V。因此在在1atm,25度下，不产生废热的情况下， 水的分解电压为1.48V，此数值称为“热中性电压”。 ❖ 电解质：考虑水溶液的电导率、稳定性、腐蚀性及经 济性等综合因素。目前水电解制氢一般都采用碱性水溶液 做电解质，如NaOH，KOH溶液。
水电解制氢流程
上图：制氢装置Leabharlann 下图：水电解槽多采用铁为阴 极面，镍为阳极面的串联电解 槽（外形似压滤机）
氯碱工业电解NaCl制氢
❖ 电解食盐水的副产氢 ❖ 在氯碱工业中副产多
量较纯氢气，除供合 成盐酸外还有剩余， 也可经提纯生产普氢 或纯氢。
电解 2NaCl+2H2O----2NaOH+Cl2↑+H2↑