电解水制氢工艺讲解ppt
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水电解制氢工艺课件
第二章 水电解制氢装置
• 电解液循环的目的在于向电极区域补充电解消耗的纯水，带走电解过 程中产生的氢气、氧气和热量，增加电极区域电解液的搅拌，减少浓 差极化电压，降低碱液中的含气度，降低小室电压，减少能耗等，以 使电解槽在稳定条件下工作。碱液循环的大小影响槽内小室电压和气 体纯度。对手一个特定的电解槽，应有一个合适的循环量。一般槽内 电解液更换次数为每小时2--4次。在常压电解系统中，通常用自然循 环，而在压力电解系统中，因电解装置体积小，管道细，气液流通阻 力大，加上电流密度较大，要求电解液更换的次数比较多，采用自然 循环难于达到，因而采用碱液循环泵来强制循环。
第一章 氢气的性质和用途
• 氢气在多晶硅生产中的应用
• H2 ＋ Cl2 ＝2HCl ＋ Q（燃烧） • Si＋3HCl＝ H2 ＋ SiHCl3 ＋ Q (280-330℃) • SiHCl3＋2H2＝Si＋3HCl↑ (1050-1100℃) • SiCl4＋2H2＝SiHCl3 ＋ 3HCl↑（1200 ℃ ）
第二章 水电解制氢装置
第二章 水电解制氢装置
气液处理器（包括氢氧分离器、气体洗涤器、
工控机是控制碱部分液的核心及。 气体冷却器、碱液过滤器、屏蔽泵等）
第三章 氢气纯化装置
于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。
其中的杂质主要是O2 和H2O ，还有微量的N2、CH4等。
66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。
第二章 水电解制氢装置
• 电解过程中，装置内的原料水一直不停地在消耗，因此， 为保证水电解的连续进行，需要定期向装置内补充原料 水。水箱中的水通过加水泵分别打入氢氧洗涤器，然后 通过溢流管注入分离器下部的液相部分和循环碱液一并 进入电解小室进行连续电解，同时使电解液中碱的浓度 保持在最佳使用范围。补水过程中，只开启单个补水回 路，即只开氢侧或氧侧补水回路。
电解水制氢ppt课件
9
极板与端极板
极板：电解槽中间的隔板。
极板由三片钢板组成，中间一块起分隔电解室及支
持作用，无孔。其两侧分别铆接一块带小孔的钢板， 一侧为阳极，一侧为阴极。 阳极的一侧为防止氧腐蚀而镀有镍保护层。
端极板：电解槽两端的极板。
阴、阳端极板内侧各焊不镀镍的பைடு நூலகம்极和一块镀镍的
阳极。 端极板除了起引入电流的作用外，也起紧固整个电 解槽钢板的作用，所以要厚一些。
名 称 含量（%） KOH NaCl Na2CO3 ＞95 ＜0.5 ＜0.2
当电解液含有碳酸盐和氯化物时，阳极 上会发生下列有害反应：
2 2CO3 4e 2CO2 O2
2Cl 2e Cl 2
上述反应的发生，导致： •消耗电能， •使氧气中混入氯气等而降低其纯度，
3
氢侧系统
由电解槽1各间隔电解出来的氢气汇集于总管，经过氢侧分离 器2、洗涤器3、压力调节器4、平衡箱5，再经两级冷却器 6后，存入储氢罐备用。
4
氧侧系统
由电解槽1各间隔分解出来的氧气汇集于总管，经过氧侧分 离器8、洗涤器9、压力调节器10和水封槽11后，排放大气 或存罐备用。
5
补给水系统
•生成的二氧化碳立刻被碱液吸收，复原成碳酸盐，致使CO的放电 反应反复进行下去，耗费掉大量电能。
•反应生成的氯气也可被碱液吸收生成次氯酸盐和氯酸盐，它们又 有被阴极还原的可能，这也要消耗电能。
14
补充水质量要求
名 称
Fe2++Fe3+ Cl干燥残渣
含量（mg/L）
＜1 ＜6 ＜7
电解液中的杂质除来源于药品之外，还可能 来自不纯净的补充水常用的补充水是汽轮机 的凝结水
《七年级科学电解水》课件
电解水的原理
当电流通过水时，水分子被电 离成氢离子和氧离子。
带正电荷的氢离子在阴极上得 到电子并还原成氢气，而带负 电荷的氧离子在阳极上失去电 子并氧化成氧气。
这个过程伴随着电子的转移和 电流的产生，实现了水的电解 。
电解水在生活中的应用
01
02
03
04
电解水可用于制备氢气和氧气 ，可用于燃料电池、潜水、医
步骤3
将导线插入电解水机中，确保 连接良好。
步骤5
等待一段时间，观察并记录实 验结果。
实验结果分析
实验现象
在电解过程中，电极附近会产生气泡 ，随着时间的推移，气泡会逐渐增多 。
结果分析
通过实验结果可以得出，水在电解过 程中被分解为氢气和氧气，产生的气 体体积比为2:1。同时，实验结果还可 以用来验证电解水原理的正确性。
电解水技术能够有效地去除污水中的有害物质，如重金属离子、油类和有机污染物 ，降低其对环境的危害。
电解水技术在污水处理中具有较高的处理效率，且操作简单，适用于大规模的污水 处理。
电解水在空气净化中的应用
电解水技术可以用于生成强氧化 性的羟基自由基，能够分解空气 中的有害气体和异味物质，起到
空气净化的作用。
疗等领域。
电解水还可以用于污水处理和 消毒杀菌，有助于净化水质和
防止疾病传播。
在农业生产中，电解水可以用 于促进植物生长和还可以用于美容 和保健领域，具有保湿、抗氧 化和促进细胞代谢等作用。
02
电解水的实验
实验准备
01
02
03
实验器材
电解水机、电源、导线、 烧杯、量筒、搅拌器、氢 氧化钠溶液。
固体氧化物电解水技术
利用固体氧化物作为电解质，在高温下进行电解，具有较高的能量 效率和稳定性。
水电解制氢装置演示幻灯片
整流柜
简介：全数字控制方式，精度高，参数设置方便，现场免调试。 32
水电解制氢
工作原理 用途与性能 设备包括范围 主要结构
整流柜
简介：DSP控制方式，精度高，人机界面友好，适用于大容量产品。 33
水电解制氢
工作原理 用途与性能 设备包括范围 主要结构
MCC柜
34
工作原理 用途与性能 设备包括范围 主要结构
储氢罐
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水电解制氢
工作原理 用途与性能 设备包括范围 主要结构
电解水制氢系统
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水电解制氢
工作原理 用途与性能 设备包括范围 主要结构
电解水制氢系统
19
水电解制氢
工作原理 用途与性能 设备包括范围 主要结构
电解水制氢系统
20
水电解制氢
工作原理 用途与性能 备包括范围 主要结构
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水电解制氢
工作原理 用途与性能 设备包括范围 主要结构
以10立方制氢设备的主要性能
13).电解槽直流电耗：4.8KWh/Nm3H2 14).电解液:26%NaOH或30%KOH 15).氢气干燥量： 10Nm3/h 16).干燥后氢气湿度:露点≤-50C ,绝对湿度 ≤0.0291g/m3 17).干燥器工作温度:1.干燥:室温 2.再生:160C～ 230C 18).干燥器工作周期:24小时 19).干燥器额定功率:2.2KW
电解槽
12
水电解制氢
工作原理 用途与性能 设备包括范围 主要结构
电解槽
13
水电解制氢
工作原理 用途与性能 设备包括范围 主要结构
碱箱、水箱
14
水电解制氢
工作原理 用途与性能 设备包括范围 主要结构
电解水制氢工艺讲解ppt
2012.0介
• 重量最轻的元素 标准状态下，密度为 0.8999g/l
• 导热性最好的气体 比大多数气体的导热系数高出10倍
• 自然界存在最普遍的元素 据估计它构成了宇宙质量的 75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于 水中，而水是地球上最广泛的物质
2012.03.05
运输液态氢短距离可用专门的液氢管道输送，长距 离用绝热保护的车船运输。如国外已有3.5～80m3的 公路专用液氢槽车；深冷铁路槽车也已问世，储液氢 量可达100～200m3，可以满足用氢大户的需要，是 较快速和经济的运氢方法。美国宇航局还专门建造了 输送液氢的大型驳船，船上的杜瓦罐储液氢的容积可 达1000m3左右，能从海上将路易斯安娜州的液氢运 到佛罗里达州的肯尼迪空间发射中心，这样无疑比陆 上运氢更加经济和安全。
• 减少温室效应 氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应
2012.03.05
总结汇报
II 氢能源的工业应用
1、石油化工
• 合成氨、甲醇： • 石油炼制：利用加氢工艺可以改善石油化学品的
质量，增加最有价值的石油化学品的产量. • 合成多重有机化合物：如乙二醇的合成、合成聚
甲烯、醇的同系化反应、与不饱和烃反应制醛等
IV氢能源利用的障碍
能否将氢气像运输煤气一样用管道从储存库运往用量最多 的消费部门。国外有些国家已经建成了这种输氢管道：现在 美国德克萨斯州有条约20 km的输氢管道，管径203 mm，采 用40号新钢种，输送1.38× kPa的纯洁1氢03 ，已安全运行24年 ；德国有条200多千米长的输氢管道，采用无缝钢管，管道
• 食用油加氢的产品可加工成人造奶油和食用蛋白质等 • 非食用油加氢可得到生产肥皂和畜牧业饲料的原料
制氢系统ppt课件
冷却器的目的是为了冷却从再生干燥器出来的氢气，使之温度在 100℃以下。所以当干燥器不再生时，气体不必过冷却器。 • （4）气体过滤器
• 放在干燥器后面，滤去气体中所含的微尘。
完整版ppt课件
23
氢气干燥装置使用注意事项
• 1.干燥装置间严禁明火，操作人员严禁穿带钉的鞋入内。 • 2 .应注意观察氢气的含氧量应≤0.5%，若≥0.5%应停机。 • 3. 再生进气温度不得超过 350℃，再生加热终止温度不得超过 300℃。 • 4 .当没有氢气流过加热器时，禁止长时间开启加热器（不超过 15s），
• 捕滴器一般装在洗涤器的上顶部或是分离器（如卧式分离器）的气
体出口处，用于分离氢（氧）气中夹带的直径为 0 . 3 µm以上微液滴。
它是在一定直径的圆筒内装填一定规格和数量的不锈钢捕滴网。当进
入捕滴器的气体流速控制在一定范围内时，气体中夹带的液滴撞到丝
网并附在其上，水滴聚集到一定程度，在重力作用下沿丝网下流，达
• 3、故障及排除方法：
• 碱液循环量不断下降，槽体温度升高，或者分离器冷却正常而槽温 又难以下降，这说明过滤器的滤网堵塞，应取出滤芯进行清洗。
• 过滤器的清洗在停车状态下进行，清洗方法是：关闭过滤器进出口 截止阀，打开过滤器顶部排气阀，泄掉过滤器内压力。拆开过滤器法
兰螺拴，取下法兰盖，卸下滤筒进行清洗。
2H2O → 2H2↑+ O2↑
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3
工艺流程
完整版ppt课件
4
气液处理器典型流程图
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5
系统组成
2.1电解槽：
1）、单极性电解槽：
单极电解槽是由外部并联若干个电解槽组成的。而单元电解槽由若干 个彼此交替的、彼此平行的阳极版和阴极版组成。对于一个电极而言只 能做阳极或阴极。单极性电解槽安装、维修简便，效率低，体积大。
• 放在干燥器后面，滤去气体中所含的微尘。
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23
氢气干燥装置使用注意事项
• 1.干燥装置间严禁明火，操作人员严禁穿带钉的鞋入内。 • 2 .应注意观察氢气的含氧量应≤0.5%，若≥0.5%应停机。 • 3. 再生进气温度不得超过 350℃，再生加热终止温度不得超过 300℃。 • 4 .当没有氢气流过加热器时，禁止长时间开启加热器（不超过 15s），
• 捕滴器一般装在洗涤器的上顶部或是分离器（如卧式分离器）的气
体出口处，用于分离氢（氧）气中夹带的直径为 0 . 3 µm以上微液滴。
它是在一定直径的圆筒内装填一定规格和数量的不锈钢捕滴网。当进
入捕滴器的气体流速控制在一定范围内时，气体中夹带的液滴撞到丝
网并附在其上，水滴聚集到一定程度，在重力作用下沿丝网下流，达
• 3、故障及排除方法：
• 碱液循环量不断下降，槽体温度升高，或者分离器冷却正常而槽温 又难以下降，这说明过滤器的滤网堵塞，应取出滤芯进行清洗。
• 过滤器的清洗在停车状态下进行，清洗方法是：关闭过滤器进出口 截止阀，打开过滤器顶部排气阀，泄掉过滤器内压力。拆开过滤器法
兰螺拴，取下法兰盖，卸下滤筒进行清洗。
2H2O → 2H2↑+ O2↑
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3
工艺流程
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4
气液处理器典型流程图
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5
系统组成
2.1电解槽：
1）、单极性电解槽：
单极电解槽是由外部并联若干个电解槽组成的。而单元电解槽由若干 个彼此交替的、彼此平行的阳极版和阴极版组成。对于一个电极而言只 能做阳极或阴极。单极性电解槽安装、维修简便，效率低，体积大。
《制氢工艺技术》课件
《制氢工艺技术》PPT课件
目 录
• 制氢工艺技术概述 • 制氢工艺的主要类型 • 制氢工艺技术的经济性分析 • 制氢工艺技术的发展趋势与展望
01
制氢工艺技术概述
氢气的性质与用途
氢气的性质
氢气是一种轻质、易燃易爆、无色无 味的可燃气体，具有很高的热值和能 量密度。
氢气的用途
氢气是重要的工业原料，广泛应用于 化工、石油、冶金等领域，同时也是 燃料电池的主要燃料。
环境压力
传统化石能源的使用对环境造成了巨大的压力， 发展制氢技术有助于减少温室气体排放，缓解环 境压力。
产业升级
制氢技术的发展对于推动相关产业升级和转型具 有重要意义，能够带动一系列产业链的发展。
02
制氢工艺的主要类型
天然气制氢
天然气蒸汽转化制氢
将天然气与水蒸气在高温下反应，通过转化反应将天然气转 化为氢气和一氧化碳的混合气体，再通过一氧化碳变换反应 进一步制取高纯度氢气。
制氢技术的经济性评价方法
投资回收期法
通过计算投资回报率来评估技术的经济性。
净现值法
考虑资金的时间价值，通过比较不同方案的 净现值来选择最优方案。
内部收益率法
计算投资方案的内部收益率，以评估其盈利 能力。
制氢工艺技术的经济性比较与选择
1
比较不同制氢技术的成本与效益，选择经济性更 优的方案。
2
考虑环境影响，权衡经济效益与环境成本。
开发新型反应器结构
研究新型反应器结构，提高反应器的传热、 传质性能。
加强副产物的回收与利用
副产物分离与回收
研究高效的副产物分离和回收技术， 提高副产物的回收率。
副产物资源化利用
将副产物转化为有价值的资源，实现 副产物的资源化利用。
目 录
• 制氢工艺技术概述 • 制氢工艺的主要类型 • 制氢工艺技术的经济性分析 • 制氢工艺技术的发展趋势与展望
01
制氢工艺技术概述
氢气的性质与用途
氢气的性质
氢气是一种轻质、易燃易爆、无色无 味的可燃气体，具有很高的热值和能 量密度。
氢气的用途
氢气是重要的工业原料，广泛应用于 化工、石油、冶金等领域，同时也是 燃料电池的主要燃料。
环境压力
传统化石能源的使用对环境造成了巨大的压力， 发展制氢技术有助于减少温室气体排放，缓解环 境压力。
产业升级
制氢技术的发展对于推动相关产业升级和转型具 有重要意义，能够带动一系列产业链的发展。
02
制氢工艺的主要类型
天然气制氢
天然气蒸汽转化制氢
将天然气与水蒸气在高温下反应，通过转化反应将天然气转 化为氢气和一氧化碳的混合气体，再通过一氧化碳变换反应 进一步制取高纯度氢气。
制氢技术的经济性评价方法
投资回收期法
通过计算投资回报率来评估技术的经济性。
净现值法
考虑资金的时间价值，通过比较不同方案的 净现值来选择最优方案。
内部收益率法
计算投资方案的内部收益率，以评估其盈利 能力。
制氢工艺技术的经济性比较与选择
1
比较不同制氢技术的成本与效益，选择经济性更 优的方案。
2
考虑环境影响，权衡经济效益与环境成本。
开发新型反应器结构
研究新型反应器结构，提高反应器的传热、 传质性能。
加强副产物的回收与利用
副产物分离与回收
研究高效的副产物分离和回收技术， 提高副产物的回收率。
副产物资源化利用
将副产物转化为有价值的资源，实现 副产物的资源化利用。
电解水制氢PPT课件
-
29
循环干燥器结构图
1-过滤网； 2-顶盖； 3-罐壳； 4-干燥剂； 5-窥视窗（水位计） 6-放水阀门
-
30
水封槽、档火器
• 系统运行时为保障安全而设置水封槽和档 火器。
• 如果气体出口处发生火灾，两个设备可以 阻止火焰延烧到系统内部，避免造成重大 事故。
-
31
水封槽
• 氧侧系统中设有水 封槽，
出气小孔，造成电解液循环不良。 – 在电解过程中不断地补充水和碱都将可能引入上述杂
质离子。
为了保证电解槽的正常运行和延长使用周期，固 体碱、补充水和电解液应当符合要求。
-
13
氢氧化钾的纯度要求
电解质KOH的纯度，直接影响电解后 产生气体的品质和对设备的腐蚀。
名 称 含量（%）
当电解液含有碳酸盐和氯化物时，阳极 上会发生下列有害反应：
• 氢侧系统：由电解槽1各间隔电解出来的氢气汇集于总管，经过氢侧分离器2、洗涤器3、 压力调节器4、平衡箱5，再经两级冷却器6后，存入储氢罐备用。
• 氧侧系统：由电解槽1各间隔分解出来的氧气汇集于总管，经过氧侧分离器8、洗涤器9、 压力调节器10和水封槽11后，排放大气或存罐备用。
-
3
氢侧系统
由电解槽1各间隔电解出来的氢气汇集于总管，经过氢侧分离 器2、洗涤器3、压力调节器4、平衡箱5，再经两级冷却器6 后，存入储氢罐备用。
• 平衡水箱还起到对氢气的缓冲作用，使氢气压力变得更均 匀，因此又称为缓冲水箱。
-
26
冷却器
• 冷却器的构造与分 离器的基本相同。
• 容器内有蛇形管， 冷却水在容器内由 下至上进行循环冷 却。
• 冷却器与分离器的 不同之处是氢气走 蛇形管，冷却水走 管外。冷却器只在 氢侧系统中设置。
相关主题
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利用形式多 既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中 产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料 电池，或转换成固态氢用作结构材料 可以多种形态存在 以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能 适应贮运及各种应用环境的不同要求
总结汇报
2012.03.05
I 氢能源简介
耗损少 可以取消远距离高压输电，代以远近距离管 道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减 小 利用率高 氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患，利 用率高
制氢水电站构想前期准备汇报
湖南大学电气与信息工程学院 2012.3.5
主要内容
氢能源简介 氢能源的工业应用 工业制氢方法比较 氢能源利用的障碍 小水电建设 电解水制氢的设备和工艺
总结汇报
2012.03.05
I 氢能源简介
目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属 不可再生资源，地球上存量有限，而人类生 存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能 源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现 和开发新的二次能源的同时，人们期待的新 的二次能源
IV氢能源利用的障碍
1.高压气态贮存 气态氢可贮存在地下库里，也可装人钢瓶 中。必须先将氢气压缩，为此需消耗较多的 压缩功。一般一个充气压力为20MP的高压 钢瓶贮氢重量只占1.6％；供太空用的钛瓶 储氢重量也仅为5％。为提高贮氢量，目前 正在研究一种微孔结构的储氢装置，这个研 制还在进行中。
IV氢能源利用的障碍
总结汇报 2012.03.05
III工业制氢方法比较
三种工业制氢方法比较
比较项目 技术成熟性 一次性投资 天然气蒸汽转化 -变压吸附制氢 成熟 高 甲醇蒸汽转化 -变压吸附制氢 较成熟 低 水电解制氢 -纯化 成熟 较高
生产成本（元 •Nm-3）
适用规模 （Nm3·-1） h 最高纯度/% 杂质种类 建设地点 主装置占地
-1
-1
CO H 2O CO 2 H 2 47.3kJ mol
总结汇报
2012.03.05
III工业制氢方法比较
主要消耗定额: 原料甲醇0.65 kg 原料脱盐水0.38 kg 燃料天然气0.17 Nm3 电0.4 kW · 。 h 导热油炉按燃气炉考虑，天然气中的甲烷含 量按96.9 %计。
II 氢能源的工业应用
总结汇报
2012.03.05
III工业制氢方法比较
工业制氢方法： 天然气蒸汽重整制氢 甲醇蒸汽转化制氢 电解水制氢 烃类氧化重整制氢 其他含氢物质分解制氢。 其中，前三种方法使用较为普遍。
总结汇报 2012.03.05
III工业制氢方法比较
天然气水蒸气重整制氢： 以天然气为原料,用水蒸气转化制取富氢混合气 ，应用的是合成氨生产领域成熟的一段炉造气 工艺。该工艺包含两个步骤:天然气脱硫和烃类 的蒸汽转化。出口混合气含氢量约为70%。
总结汇报
2012.03.05
II 氢能源的工业应用
中国上海安亭加氢站是由同济大学、上海舜华新能源系 统有限公司及上海航天能源有限公司共同研发并建设的 ------上海首座为燃料电池汽车服务加氢站，该加氢 站已于2009年7月15日 正式开业。目前储氢量 最大可达800公斤，一 次能连续为6辆大巴、 20辆小汽车加注氢气， 其规模在全球数一数二 。
IV氢能源利用的障碍
能否将氢气像运输煤气一样用管道从储存库运往用量最 多的消费部门。国外有些国家已经建成了这种输氢管道： 现在美国德克萨斯州有条约20 km的输氢管道，管径203 103 mm，采用40号新钢种，输送1.38× kPa的纯洁氢，已 安全运行24年；德国有条200多千米长的输氢管道，采用 无缝钢管，管道直径130～150 mm，输送1.8×103kPa 的不纯氢，主要用于化工厂，使用年限已超过40年，运行 情况仍然良好；南非在20世纪90年代初也建成了一条80多 千米的输氢管道。可见氢气的管道输送技术较为成熟，但 一般认为短距离较好，距离过长，要有中间加压措施，建 造比较复杂。
II 氢能源的工业应用 2、电子工业
多晶硅的制备 氢氧合成氧化 电真空材料和器件如钨和钼的生产 制造非晶硅太阳电池 光导纤维
II 氢能源的工业应用 3、浮法玻璃生产
在浮法玻璃成形设备中装有熔融的锡液，它极 易被氧化，生成氧化锡，造成玻璃沾锡，增加 锡的消耗量，因此需要将锡槽密封，并连续不 断送人纯净的氢氮混合气，维持槽内正压与还 原气氛，保护锡液不被氧化。
总结汇报 2012.03.05
I 氢能源简介
理想的发热值 除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化 工燃料和生物燃料中最高的，为 142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍 燃烧性能好 点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围， 而且燃点高，燃烧速度快
总结汇报
2012.03.05
I 氢能源简介
开发氢能还存在一个难题，就是 氢气的储存，它直接影响到氢能的 应用。怎样用经济可行的方法将氢 约束，为人类服务，下面简述几种 储存氢的方法。 氢的贮存有三种方法：高压气 态贮存；低温液氢贮存；金属氢化 物贮存。 要想用氢作为未来广泛能 源，可能目前只有采用高压气态贮 存比较现实。
总结汇报 2012.03.05
无毒 与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水 和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二 氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等 对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过 适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水 还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐 蚀性，对设备无损。
总结汇报 2012.03.05
I 氢能源简介
总结汇报 2012.03.05
I，1.5MPa下，甲醇 和水的混合液经过预热、气化后，进人转化 反应器，在催化剂(双功能催化剂)作用下， 同时发生甲醇的催化裂解反应和一氧化碳的 变换反应，生成约75％的氢气和约25％的 二氧化碳以及少量杂质。
CH 3 (OH) CO 2H2 90.8kJ mol
II 氢能源的工业应用 4、冶金工业
在冶金工业中，氢气主要用作还原气，以便 将金属氧化物还原成金属 在高温锻压一些金属器材时，经常用氢气作 为保护气以使金属不被氧化
总结汇报
2012.03.05
总结汇报
2012.03.05
II 氢能源的工业应用 5、食品加工工业
天然食用油具有很大程度的不饱和性，经氢 化处理后，产品可稳定贮存，并能抵抗细菌 的生长，提高油的粘度 食用油加氢的产品可加工成人造奶油和食用 蛋白质等 非食用油加氢可得到生产肥皂和畜牧业饲料 的原料
V小水电建设
IV氢能源利用的障碍
3.金属氢化物贮存 为解决氢的储存问题，人们发现钛、铌、 镁、锆等金属和它们的合金，能像海绵吸水 一样将氢储存起来，形成储氢金属，而且还 可以根据需要随时将氢释放出来，这就是金 属氢化物储氢。这样，就大大方便了人们对 氢的储存、运送和使用。
IV氢能源利用的障碍
氢虽然具有很好的可运输性，但不论是气态氢 还是液氢，它们在使用过程中都存在着不可忽视的 特殊问题。首先，由于氢特别轻，与其他燃料相比 在运输和使用过程中单位能量所占的体积特别大， 即使液态氢也是如此。其次，氢特别容易泄漏，贮 氢容器和输氢管道、接头、阀门都要采取特殊的密 封措施。第三，液氢的温度极低只要有一点滴掉在 皮肤上就会发生严重的冻伤，因此在运输和使用过 程中应特别注意采取各种安全措施。
总结汇报 2012.03.05
III工业制氢方法比较
为改善水的导电性能、降低电耗，通常电解 槽内的液体不是纯水，而是一定浓度的KOH 水溶液。目前国内的电解槽，小室电压≤2 V ，单台最大产氢量可达300 Nm3·-1； 电解 h 槽工作压力可达4.0 MPa (产氢量≤40 Nm3·-1 的电解槽，工作压力可达5.0 MPa) h ，出槽气体温度90 ℃，经分离碱液和水分后 的氢气纯度可达99.9 %、氧气纯度可达 99.5 %。若进一步经纯化装置处理，氢气的 最高纯度可达99.9999 %。
总结汇报
2012.03.05
I 氢能源简介
运输方便 氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有 效载荷，这样可以降低运输成本从全程效益 考虑社会总效益优于其他能源 减少温室效应 氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应
总结汇报
2012.03.05
II 氢能源的工业应用 1、石油化工
合成氨、甲醇： 石油炼制：利用加氢工艺可以改善石油化学品 的质量，增加最有价值的石油化学品的产量. 合成多重有机化合物：如乙二醇的合成、合成 聚甲烯、醇的同系化反应、与不饱和烃反应制 醛等
~1.3
>1000 99.999 CO2、CO、CH4 受限于天然气的供应 大
<2.5
20~2500 99.999 CO2、CO 较自由：要求在合理的 距离内有甲醇供应
总结汇报
5~6
2~300(单槽) 99.9999 O2、H2O 自由：几乎不存在 建设地域限制 较大 2012.03.05
较小
IV氢能源利用的障碍
总结汇报
2012.03.05
I 氢能源简介
重量最轻的元素 标准状态下，密度为 0.8999g/l 导热性最好的气体 比大多数气体的导热系数高出10倍 自然界存在最普遍的元素 据估计它构成了宇宙质量的 75%，除空气 中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存 于水中，而水是地球上最广泛的物质
总结汇报 2012.03.05
III工业制氢方法比较
电解水制氢：直流电作用下，水分子分解为 氢离子和氢氧根离子，在阳极氢氧根离子失 去电子产生氧气，在阴极氢离子得到电子产 生氢气。 电解水制氢效率较高，且工艺成熟，设备简 单无污染，但耗电大，一般氢气电耗为 4.5~5.5kW/m3，生产成本高，电费占整个 生产费用的80%左右。 主要消耗定额：原料脱盐水0.82kg，电耗 5.5kW· h
总结汇报
2012.03.05
I 氢能源简介
耗损少 可以取消远距离高压输电，代以远近距离管 道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减 小 利用率高 氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患，利 用率高
制氢水电站构想前期准备汇报
湖南大学电气与信息工程学院 2012.3.5
主要内容
氢能源简介 氢能源的工业应用 工业制氢方法比较 氢能源利用的障碍 小水电建设 电解水制氢的设备和工艺
总结汇报
2012.03.05
I 氢能源简介
目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属 不可再生资源，地球上存量有限，而人类生 存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能 源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现 和开发新的二次能源的同时，人们期待的新 的二次能源
IV氢能源利用的障碍
1.高压气态贮存 气态氢可贮存在地下库里，也可装人钢瓶 中。必须先将氢气压缩，为此需消耗较多的 压缩功。一般一个充气压力为20MP的高压 钢瓶贮氢重量只占1.6％；供太空用的钛瓶 储氢重量也仅为5％。为提高贮氢量，目前 正在研究一种微孔结构的储氢装置，这个研 制还在进行中。
IV氢能源利用的障碍
总结汇报 2012.03.05
III工业制氢方法比较
三种工业制氢方法比较
比较项目 技术成熟性 一次性投资 天然气蒸汽转化 -变压吸附制氢 成熟 高 甲醇蒸汽转化 -变压吸附制氢 较成熟 低 水电解制氢 -纯化 成熟 较高
生产成本（元 •Nm-3）
适用规模 （Nm3·-1） h 最高纯度/% 杂质种类 建设地点 主装置占地
-1
-1
CO H 2O CO 2 H 2 47.3kJ mol
总结汇报
2012.03.05
III工业制氢方法比较
主要消耗定额: 原料甲醇0.65 kg 原料脱盐水0.38 kg 燃料天然气0.17 Nm3 电0.4 kW · 。 h 导热油炉按燃气炉考虑，天然气中的甲烷含 量按96.9 %计。
II 氢能源的工业应用
总结汇报
2012.03.05
III工业制氢方法比较
工业制氢方法： 天然气蒸汽重整制氢 甲醇蒸汽转化制氢 电解水制氢 烃类氧化重整制氢 其他含氢物质分解制氢。 其中，前三种方法使用较为普遍。
总结汇报 2012.03.05
III工业制氢方法比较
天然气水蒸气重整制氢： 以天然气为原料,用水蒸气转化制取富氢混合气 ，应用的是合成氨生产领域成熟的一段炉造气 工艺。该工艺包含两个步骤:天然气脱硫和烃类 的蒸汽转化。出口混合气含氢量约为70%。
总结汇报
2012.03.05
II 氢能源的工业应用
中国上海安亭加氢站是由同济大学、上海舜华新能源系 统有限公司及上海航天能源有限公司共同研发并建设的 ------上海首座为燃料电池汽车服务加氢站，该加氢 站已于2009年7月15日 正式开业。目前储氢量 最大可达800公斤，一 次能连续为6辆大巴、 20辆小汽车加注氢气， 其规模在全球数一数二 。
IV氢能源利用的障碍
能否将氢气像运输煤气一样用管道从储存库运往用量最 多的消费部门。国外有些国家已经建成了这种输氢管道： 现在美国德克萨斯州有条约20 km的输氢管道，管径203 103 mm，采用40号新钢种，输送1.38× kPa的纯洁氢，已 安全运行24年；德国有条200多千米长的输氢管道，采用 无缝钢管，管道直径130～150 mm，输送1.8×103kPa 的不纯氢，主要用于化工厂，使用年限已超过40年，运行 情况仍然良好；南非在20世纪90年代初也建成了一条80多 千米的输氢管道。可见氢气的管道输送技术较为成熟，但 一般认为短距离较好，距离过长，要有中间加压措施，建 造比较复杂。
II 氢能源的工业应用 2、电子工业
多晶硅的制备 氢氧合成氧化 电真空材料和器件如钨和钼的生产 制造非晶硅太阳电池 光导纤维
II 氢能源的工业应用 3、浮法玻璃生产
在浮法玻璃成形设备中装有熔融的锡液，它极 易被氧化，生成氧化锡，造成玻璃沾锡，增加 锡的消耗量，因此需要将锡槽密封，并连续不 断送人纯净的氢氮混合气，维持槽内正压与还 原气氛，保护锡液不被氧化。
总结汇报 2012.03.05
I 氢能源简介
理想的发热值 除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化 工燃料和生物燃料中最高的，为 142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍 燃烧性能好 点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围， 而且燃点高，燃烧速度快
总结汇报
2012.03.05
I 氢能源简介
开发氢能还存在一个难题，就是 氢气的储存，它直接影响到氢能的 应用。怎样用经济可行的方法将氢 约束，为人类服务，下面简述几种 储存氢的方法。 氢的贮存有三种方法：高压气 态贮存；低温液氢贮存；金属氢化 物贮存。 要想用氢作为未来广泛能 源，可能目前只有采用高压气态贮 存比较现实。
总结汇报 2012.03.05
无毒 与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水 和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二 氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等 对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过 适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水 还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐 蚀性，对设备无损。
总结汇报 2012.03.05
I 氢能源简介
总结汇报 2012.03.05
I，1.5MPa下，甲醇 和水的混合液经过预热、气化后，进人转化 反应器，在催化剂(双功能催化剂)作用下， 同时发生甲醇的催化裂解反应和一氧化碳的 变换反应，生成约75％的氢气和约25％的 二氧化碳以及少量杂质。
CH 3 (OH) CO 2H2 90.8kJ mol
II 氢能源的工业应用 4、冶金工业
在冶金工业中，氢气主要用作还原气，以便 将金属氧化物还原成金属 在高温锻压一些金属器材时，经常用氢气作 为保护气以使金属不被氧化
总结汇报
2012.03.05
总结汇报
2012.03.05
II 氢能源的工业应用 5、食品加工工业
天然食用油具有很大程度的不饱和性，经氢 化处理后，产品可稳定贮存，并能抵抗细菌 的生长，提高油的粘度 食用油加氢的产品可加工成人造奶油和食用 蛋白质等 非食用油加氢可得到生产肥皂和畜牧业饲料 的原料
V小水电建设
IV氢能源利用的障碍
3.金属氢化物贮存 为解决氢的储存问题，人们发现钛、铌、 镁、锆等金属和它们的合金，能像海绵吸水 一样将氢储存起来，形成储氢金属，而且还 可以根据需要随时将氢释放出来，这就是金 属氢化物储氢。这样，就大大方便了人们对 氢的储存、运送和使用。
IV氢能源利用的障碍
氢虽然具有很好的可运输性，但不论是气态氢 还是液氢，它们在使用过程中都存在着不可忽视的 特殊问题。首先，由于氢特别轻，与其他燃料相比 在运输和使用过程中单位能量所占的体积特别大， 即使液态氢也是如此。其次，氢特别容易泄漏，贮 氢容器和输氢管道、接头、阀门都要采取特殊的密 封措施。第三，液氢的温度极低只要有一点滴掉在 皮肤上就会发生严重的冻伤，因此在运输和使用过 程中应特别注意采取各种安全措施。
总结汇报 2012.03.05
III工业制氢方法比较
为改善水的导电性能、降低电耗，通常电解 槽内的液体不是纯水，而是一定浓度的KOH 水溶液。目前国内的电解槽，小室电压≤2 V ，单台最大产氢量可达300 Nm3·-1； 电解 h 槽工作压力可达4.0 MPa (产氢量≤40 Nm3·-1 的电解槽，工作压力可达5.0 MPa) h ，出槽气体温度90 ℃，经分离碱液和水分后 的氢气纯度可达99.9 %、氧气纯度可达 99.5 %。若进一步经纯化装置处理，氢气的 最高纯度可达99.9999 %。
总结汇报
2012.03.05
I 氢能源简介
运输方便 氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有 效载荷，这样可以降低运输成本从全程效益 考虑社会总效益优于其他能源 减少温室效应 氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应
总结汇报
2012.03.05
II 氢能源的工业应用 1、石油化工
合成氨、甲醇： 石油炼制：利用加氢工艺可以改善石油化学品 的质量，增加最有价值的石油化学品的产量. 合成多重有机化合物：如乙二醇的合成、合成 聚甲烯、醇的同系化反应、与不饱和烃反应制 醛等
~1.3
>1000 99.999 CO2、CO、CH4 受限于天然气的供应 大
<2.5
20~2500 99.999 CO2、CO 较自由：要求在合理的 距离内有甲醇供应
总结汇报
5~6
2~300(单槽) 99.9999 O2、H2O 自由：几乎不存在 建设地域限制 较大 2012.03.05
较小
IV氢能源利用的障碍
总结汇报
2012.03.05
I 氢能源简介
重量最轻的元素 标准状态下，密度为 0.8999g/l 导热性最好的气体 比大多数气体的导热系数高出10倍 自然界存在最普遍的元素 据估计它构成了宇宙质量的 75%，除空气 中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存 于水中，而水是地球上最广泛的物质
总结汇报 2012.03.05
III工业制氢方法比较
电解水制氢：直流电作用下，水分子分解为 氢离子和氢氧根离子，在阳极氢氧根离子失 去电子产生氧气，在阴极氢离子得到电子产 生氢气。 电解水制氢效率较高，且工艺成熟，设备简 单无污染，但耗电大，一般氢气电耗为 4.5~5.5kW/m3，生产成本高，电费占整个 生产费用的80%左右。 主要消耗定额：原料脱盐水0.82kg，电耗 5.5kW· h