中国新能源工业概述(ppt 67页)

利用煤和生物质等气化制氢是将这些物 质在高温下裂解成合成气后进行水气转 换等过程，提高氢的成分，最后经过净 化处理得到燃料氢。其中煤的气化制氢 是目前广泛使用的制氢技术。
（2）电解水制氢工艺
该反应只要对电解槽通入直流电即可进 行，操作简单，效率较高 ，现在已经发 展了多种电解槽，如碱性电解槽、质子 交换膜电解槽和固体氧化物电解槽等。
Potential chemical substance for H2
storage
LiBH4分解制氢
Prof. A. Zuttel, Switzerland Univ Fribourg 450℃ 左右可以获得13.5 wt% H2
LiBH4
LiBH4x
x 2
H2.............108。C
120℃-300℃ 19.6 wt% H2 不足: NH3BH3制备成本偏高
BN纳米结构贮氢
B99N99
C186 nanotubes Atomic structure models
近年来，大量的研究集中在纳米碳管储氢方 面，主要是人们认为纳米碳管的储氢容量高， 理论上可达10%。
四、太阳能
太阳能即太阳辐射能，它是太阳内部连 续不断的核聚变反应过程产生的能量。
LiBH4
18.2
13.5
NaBH4
10.5
10.8
NH3BH3
19.5
19.5
NH4BH4
24.5
24.5
Al(BH4)3 16.8
Mg(BH4)2 14.8
LiAlH2(BH4) 15.2
2
研究者
Zutel et al.
Millennium Cell et al.
Wolf et al. Unstable >-20℃
LiBH4x
LiBH2
2x 2
H2.........2.00。C
LiBH2
LiH
B
1 2
H2.............4. 53。C
LiBH4分解制氢
N 4 F H L4 i B L H i B F 4 N H 2
强放热反应 可以获得13.6 wt% H2
NH3BN3分解制氢
N3B H3H B N 3H 2
地球轨道上的平均太阳辐射强度 为1367kw/m2。地球赤道的周 长为40000km，从而可计算出， 地球获得的能量可达 172,500TW。也就是说太阳每 秒钟照射到地球上的能量就相当 于500万吨煤。
目前人类所能够使用的能源形式
（一）对太阳能的间接利用
（二）太阳辐射能的直接利用
与其他能源相比，太阳能具有独特的 优点： （1）它没有一般煤炭、石油等矿物 燃料产生的有害气体和废渣，因而不 污染环境，被称作“干净能源”。 （2）到处都可以得到太阳能，使用 方便、安全。 （3）成本低廉，可以再生。
氢能的利用
（1）直接燃烧 （2）燃料电池
氢气作为能源遇到的两个问题 氢气的制备 氢气的储存
（一）氢气的制备
（１）热化学工艺制氢 热化学工艺主要是将碳水化合物(煤、石油、 天然气、生物质等) 输入高温化学反应器 ， 生成由H2、CO 、CO2 和 CH4 等组成的合 成气体 ，然后进行重整和水气置换反应来 提高氢的产量 ，最后将氢气分离提纯得到 可以用做交通燃料的氢气。
甲烷重整制氢:
CH4 + H2O=3H2 + CO 这个反应是吸热反应，需要外部输入热 量，反应温度大约700℃～850℃，反 应压力为3×105 Pa～2.5 ×105Pa。
反应产物合成气被输入到下一级水气置换 反应器 ，经过水气置换反应，将CO转化为 H2，提高了氢的产量。
CO + H2O = H2 + CO2 重整制氢的能量转换效率可以达到75 %～ 80 %，经济有效，如果将余热回收利用， 效率可达85%以上
<2wt% 可实用速度吸\放氢量 ~7wt% 苯理论量 >4wt% 30%NaBH4溶液
含硼贮氢材料
• 硼氢化合物 热分解制氢——NH3BH3、LiBH4等 水分解制氢——NaBH4（SBH）等
• BN纳米结构材料
• 硼促进贮氢材料
硼氢化合物贮氢
硼氢化物
氢含量 wt%
formula reaction
用太阳能电池产生的电能电解水是制氢的一条 具有十分诱人前景的途径。
人工光合作用的研究为太阳能制氢提供了另外 一条途径。光合作用的核心是由太阳光驱动将 水分子裂解为氧气、氢离子和电子。植物通过 还原碳元素的形式将太阳能固定下来，能否不 要将太阳能固定在碳元素中得到利用呢？人工 光合作用将使这种想法成为可能，它完全抛弃 了植物载体，只利用光合作用的原理，通过光 裂解水分子，直接提取氢气。
新能源工业
一、能源的分类
• 一次能源：在自然界中可直接取得不必改 变其基本形态的能源。
• 二次能源：由一次能源经过加工或转换成 另一种形态的能源产品。
• 常规能源：即传统能源，已经大规模生产 和广泛利用的能源。
• 新能源：以新技术为基础，系统开发的能 源。
常见的能源
• 太阳能 • 化石能源 • 水能 • 风能 • 潮汐能：海水潮流运动的能量 • 海洋能：潮汐能、波浪能、海流能、温差能 • 地热能：地球内部释放到地表的能量 • 生物质：燃烧植物体放出热能 • 核能（原子能） • 氢能
可再生能源：水力、风力、太阳能、生物质能、热地等。
二、化wk.baidu.com能源
三、氢能源
• 大气中二氧化碳逐年增加，地球不断变 暖，生态环境恶化，自然灾害频发，造 成的损失逐年增加。
• 化石能源储量有限，消耗加快。 • 能源结构单一，过渡依赖化石能源。 • 经济增长、环境保护和社会发展的压力。
氢：储量大，分布广，清洁无污染
氢气的储存
类 型 典型技术 体积密度 重量密度 备 注
液态氢 71g/l ~5wt% 20K,能耗大
物理 方法
高压氢
大比表吸附 剂
纳米碳管
39 g/l
~3.3wt% RT,70MPa
~1wt%
80K
<2wt% 可逆存放量
金属氢化物 >100 g/l
化学 有机液体 ~50 g/l
方法 其他含氢物
质
63 g/l
部分氧化制氢是将碳氢化合物部分氧化生成 CO和氢的工艺。
2CH4 + O2=4H2 +2CO 加入催化剂，系统转化效率会大大提高。反 应产物合成气也和重整制氢一样，需要进行 水气置换反应，以提高H2 的产量。最后再 经过分离提纯，得到可以用于交通工具的燃 料。由于这个生产过程中也有CO2的排放， 所以也是通向环保制氢的过渡。