化学链制氢技术的研究进展与展望

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天然气化学链制氢耦合燃料电池高效发电新技术应用基础研究

天然气化学链制氢耦合燃料电池高效发电新技术应用基础研究天然气化学链制氢耦合燃料电池高效发电新技术，听上去是不是有点高大上？不过别担心，别怕，我来给大家说个通俗点的。

你要是以前听过燃料电池，肯定知道它是个“绿色神器”，能把氢气给转化成电能，不仅效率高，污染少，简直是环保界的一股清流。

可问题也来了，氢气要怎么得呢？这不，天然气化学链制氢技术应运而生啦。

就是这么神奇，它把天然气通过一套高科技的方式“拆解”出氢气，再把氢气送到燃料电池里，最后为我们的电器设备提供源源不断的电力。

你看，这个技术就像是厨房里的大厨，原料是天然气，成品是氢气，最终菜肴就是清洁电能，一盘“绿色美食”就这么诞生了。

听着好像有点复杂，别急，我给你具体聊聊。

你知道天然气吧，它是地球上的一块宝藏，含有大量的甲烷。

传统的办法是直接把它烧了取热或发电，但现在大家都不喜欢这种“粗暴”方式。

为了节能减排，咱们就得想办法把天然气利用得更“精致”一些。

于是，有了天然气化学链制氢技术。

简单说，就是通过一些复杂的化学反应，把天然气里的碳元素和氢元素分开，氢元素被单独提取出来，咱们就能拿去用来做“清洁能源”了。

这个过程听起来是不是很酷？但你知道吗？它背后可不是简单的“化学实验”那么回事。

这个化学链反应需要高温、高压的环境，而且要在非常精准的控制下进行。

就像你在厨房做菜，火候不对，菜就全毁了。

过了火，天然气的甲烷就跑了，氢气不纯；火力不足，效率低，电能产不出来。

所以说，这项技术其实得靠精密的设备和技术人员“盯”住，稍不留神，就得重新来过，谁也不想做无用功，对吧？说到燃料电池，很多人都觉得这是个“外星科技”。

但其实它的工作原理并不复杂。

就像你喝汽水，汽水瓶里面有气体，喝的时候就能看到气泡。

燃料电池也是把氢气和氧气“泡泡”一通，通过化学反应转化成电能。

不过，不同的是，燃料电池可不会“吹气泡”，它的目标就是“无声无息地”将氢气转化为电力，而且没有任何有害气体的排放。

化学链重整直接制氢技术进展

化学链重整直接制氢技术进展曾亮，巩金龙【摘要】摘要：化学链重整直接制氢技术使用固态金属氧化物作为氧载体代替传统重整过程中所需的水蒸气或纯氧，将燃料直接转化为高纯度的合成气或者二氧化碳和水，被还原的金属氧化物则可以与水蒸气再生并直接产生氢气，实现了氢气的近零能耗原位分离，是一种绿色高效的新型制氢过程。

根据产物和供热方式的不同，可以将化学链重整直接制氢工艺分为双床系统和三床系统两类，并对各系统中氧载体与反应器的设计与选择进行了分析。

通过Elingham 图对不同氧载体的氧化还原能力进行比较，选取适于直接制氢的金属氧化物，并讨论了氧载体材料研发的最新进展。

化学链制氢反应器设计应根据不同原料和产品的特点，选择合适的气-固接触方式，以强化化学链重整直接制氢效率。

【期刊名称】化工学报【年(卷),期】2015(000)008【总页数】9【关键词】制氢；合成气；二氧化碳捕集；化学链；重整引言随着全球能源需求的急剧上升及温室气体排放问题的不断加剧，氢能产业的部署已成为解决社会、经济与环境可持续发展的重要战略之一，世界各国都制定了相应的氢能发展蓝图，中国也连续在多个五年计划中不断加大对氢能的开发力度。

氢的用途广泛，尤其在交通能源方面，可以用于液态燃料的合成与升级，以替代传统石油制取汽油、柴油；同时，以氢为燃料的质子交换膜燃料电池能源转化效率高，副产物仅为水，有望成为新一代交通工具的动力核心。

氢作为二次能源，需要通过能量转化过程从碳氢化合物和水等含氢物质中提取，主要技术路径包括热化学、电解水、光解水制氢等[1]。

目前，以化石能源为原料的热化学过程在工业上应用最为广泛，主要包括甲烷蒸汽重整、石脑油重整、煤气化等工艺，碳排放问题严重[2-3]。

近年来，研究人员以生物质及其衍生物作为原料，通过生物乙醇蒸汽重整等工艺制取氢气，该过程无须进行碳封存即可实现温室气体零排放，为提供可再生氢能开辟了新的途径[4]。

现有热化学制氢工艺通常以碳氢化合物为燃料，以合成气（主要成分为CO和H2）为中间产物，通过水煤气变换反应对合成气进行富氢转化，最后通过物理或化学吸附方法分离CO2提纯H2。

化学链重整直接制氢技术进展

ＺＥＮＧＬｉａｎｇ，ＧｏＮＧＪｉｎｌｏｎｇ
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＧｒｅｅｎＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｙ，ｇｌ￣ａｎｊｉｎ
ｚｅｒｏｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｎｅｅｄｏｒｆｄｉｆｅｒｅｎｔｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔｈｅａｔｓｕｐｐｌｙｍｅｔｈｏｄｓ，ｂｏｔｈｔｗｏ — ｒｅａｃｔｏｒａｎｄｔｈｒｅｅ — ｒｅａｃｔｏｒＣＬＲｓｙｓｔｅｍｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｗｉｔｈａｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｆｏｘｙｇｅｎ
ｄｉｒｅｃｔｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂｙｕｓｉｎｇｓｏｌｉｄｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓ．Ｉｎｓｔｅａｄｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｕｓｅｏｆｓｔｅａｍｏｒｐｕｒｅｏｘｙｇｅｎ

绿色制氢关键技术发展现状及展望

规模化生产程度低
目前，绿色制氢技术仍处于示范工程阶段，尚未实现规模化生产，导致设备成本较高。
基础设施建设滞后
电力基础设施不足
绿色制氢技术需要稳定的电力供应，但目前可再生能源电力基础设施尚不完善，制约了绿色制氢技术的发展。
氢气储存与运输设施缺乏
氢气储存和运输是绿色制氢技术应用的重要环节，但目前相关设施缺乏，影响了技术的推广应用。
光催化制氢技术
利用太阳能光催化分解水制氢，降低成本，提高可持续性。
生物质气化制氢技术
开发高效生物质气化技术，将生物质转化为富氢气体，实现可再生能源的高效利用。
成本降低途径探讨
1 2
降低电解水制氢成本
通过规模化生产、优化电解槽设计、提高能源利用效率等措施降低成本。
光催化制氢成本降低
研发高效光催化剂，提高光催化制氢效率，降低成本。
国内政策环境
我国政府对氢能发展高度重视，出台了一系列支持氢能产业发展的政策措施，包括制定氢能产业发展规划、建立氢能产业基金等。
02
绿色制氢技术概述
电解水制氢
原理
利用电解作用将水分解为氢气和氧气。
发展现状
技术成熟，效率高，但成本较高，依赖于可持续电力供应。
展望
随着可再生能源电力的发展，电解水制氢有望实现规模化应用。
光解水制氢
原理
利用太阳能将水分解为氢气和氧气。
发展现状
技术仍处于研究阶段，光转化效率有待提高。
展望
随着光伏技术的不断进步，光解水制氢有望实现突破。
生物质气化制氢
原理
利用生物质气化反应生成氢气和二氧化碳。
发展现状
技术相对成熟，但生物质来源有限，气化效率有待提高。

制氢工艺研究及进展

制氢工艺研究及进展摘要：文章介绍了目前工业化制氢的工艺路线及生产流程，综述了近年来制氢工艺的研究进展，并展望了未来制氢工艺的发展方向。

关键词：清洁能源；制氢；工艺路线一、前言随着科学技术的迅猛发展，氢气在炼油、化工、冶金、电子等行业的用途越来越广，其用量也越来越大。

同时氢气作为汽车燃料和燃料电池的研究工作都取得了实质性进展。

氢能被公认为真正的“绿色”清洁能源。

氢的制备方法很多，理想的方式是通过可再生能源来制取氢能，如利用风能、潮汐能、太阳能、地热能及生物法等。

但是从技术发展的现状看，这些技术距离实现工业化还有较长的一段路。

现在世界上所需氢能的90%以上都是通过化学法即由化石能源以及其一次加工产品或二次加工产品如天然气、汽油、甲烷、甲醇、含氢干气等制取。

利用烃类等化石能源制氢仍将是今后相当长时间内氢气的主要来源。

二、制氢工艺路线（一）天然气制氢天然气的主要成分为甲烷，含量约在90%以上，此外还含有乙烷、丙烷等高碳烃及水、氮气、碳氧化合物等。

原料气中高碳烃含量越高越有利于制氢。

1、天然气蒸汽转化制氢天然气蒸汽转化制氢是长期以来最经济的制氢方法，目前应用广泛。

该方法的主要反应如下：CH4+H2O → CO+3H2△H298=205.7kJ.mol-1反应是强吸热反应，热焓值较高，反应时体系温度为600℃—800℃、压力为25×105Pa—35×105Pa，通过燃烧天然气来提供所需能量，并使用耐高温的贵金属或镍基催化剂催化，由于受实际热力学平衡及催化剂中毒、失活等因素的影响，甲烷的转化率约为80%，传统的流程为：天然气原料→预处理→脱硫→蒸汽转化变换→甲烷化→提纯→氢产品。

目前天然气蒸汽转化法制氢的最新工艺是托普索公司开发的预转化技术。

主要包括下列步骤：（1）预转化的天然气原料进入装有镍系或钌系催化剂薄膜的第一反应器，在此与第二管式反应器的热烟气进行热交换；（2）输出物进入已被燃烧加热的第二管式反应器，在蒸汽转化催化剂薄膜作用下生成部分蒸汽转化气，同时生成热烟气；（3）生成的部分蒸汽转化气进入含蒸汽催化剂的固定床，在此进行转化；（4）排出富含CO和氢的混合气，经提纯后得到氢产品。

氢能产业链中的技术创新与发展前景分析

氢能产业链中的技术创新与发展前景分析随着现代技术的不断更新，以氢气作为能源的氢能产业链正在成为当下的焦点。

氢气源自水，能源后续加工可以高效且环保地利用，对于化石燃料资源日益减少的人类来说，氢能的出现带来了全新的能源选择。

不过，氢能作为一项新兴的清洁能源，其发展任重而道远，其中需要攻克许多的技术难题，合理规划产业布局与国际合作吸收先进技术。

下面我们将从技术创新和发展前景两个方面来分析氢能产业链的未来。

一、技术创新是氢能产业的核心氢能产业链的核心是以水为原料，通过电解或天然气重整等工艺，将水转化为氢气，再通过燃料电池将氢气转换为电能。

在这个产业链的每一个环节都需要不断的技术创新。

首先，水电解的工艺需要不断改进，以提高催化效率、提高制氢纯度和氢气产量；其次，氢气的运输与储存需要参照石油行业技术标准完善；再者，氢燃料电池的技术需要长时间的研究，以提高能量转换效率、降低制造成本等，从而为整个氢能产业链的提高运作效率和节能减排做出贡献。

在氢气产业链中，其中最繁琐的事情就是制氢。

当前，制氢的一大难题是氢气的制造成本过高。

燃料电池将氢气转化为电能时需要高纯度的氢气，此外，氢气要求纯度高，通常高达99.9%，这就需要采用高能效的得益电解和合成方法，为此，针对典型的电解技术，目前产业链中首要的技术方向，就是通过新材料构建高效电解设备，从而提高氢气生产的效率和降低能耗。

二、发展前景不容忽视氢能作为一项功能全面、开发潜力巨大的新型能源，具有独特的技术优势和市场潜力，其发展前景不容忽视。

首先，氢气作为一种化学蓄能器，在燃料电池中释放出电能，其储能效果远高于锂电池和铅酸电池。

其次，氢气的综合利用率高于其它任何一种燃料，同时排放的废气也是最干净的。

在燃料电池领域，除了提供电力外，还可能广泛应用于交通工具、商业或住宅燃料电池系统，如备用电源或应急电源等。

有人预测，未来氢能技术将会给汽车、供暖、化工等领域带来更为广泛的应用。

总之，氢能作为一种全新的清洁能源，正逐步成为世界范围内的研究和开发热点。

中国制氢技术的发展现状

中国制氢技术的发展现状随着我国能源消费的不断增加，环境污染问题已成为中国面临的严重难题。

与此同时，氢能作为一种不污染、可再生、高效安全的能源资源，越来越受到国内外的关注，成为未来重要能源。

制氢技术在氢能产业链中处于核心地位，在能源消费结构中也有着重要的地位。

因此，发展中国制氢技术，成为我国推进清洁能源转型以及实现可持续发展的关键之一。

一、制氢技术的研究方向1.热化学法制氢技术热化学过程是通过热反应来制取氢气，其主要流程为：化学反应——分离/干燥——还原——分离/压缩。

热化学法制氢技术主要包括以下几种：（1）高温蒸汽重整法这种方法是一种常规的、成熟的制气方法。

其主要原理是，通过在高温和高压下，将自然气或液化石油气中的甲烷分子分解为一气体组分，从而将制氢。

（2）热解法热解法是制氢技术中较为成熟的一种技术。

其主要原理是：在高温和高压下，将液体烃或者分子间氧化物进行加热和高压分解，再通过水蒸气来捕捉制氢。

（3）氧化还原法氧化还原法是一种基于金属反应的制氢方法。

其主要原理是：将过程中所用的金属加热到高温，然后将水分子加入到汽化的金属粉末中，金属表面会产生较高反应活性，水分子被氧化为氢来获得氢气。

2.电化学法制氢技术电化学过程是通过电解水来制取氢气，主要流程为：电极反应——离子传递——分离/压缩。

电化学法制氢技术主要包括以下几种：（1）碱性电解法碱性电解法是一种成熟的制氢技术，其核心是水电解反应，主要原理为在碱性条件下利用DC 电源施加电势，将水分子分解成氢和氧，然后通过分离、压缩等步骤获得纯氢气。

（2）酸性电解法酸性电解法是将酸性介质的水分子电解制氢的方法，主要原理是: 在酸性条件下，通过DC 电源施加电势，将水分子分解成氢和氧，然后通过分离和压缩等步骤获得纯氢气。

（3）膜分离法膜分离法是将功率水解氢氧化物反应的电流通过会膜隔离，其基本原理是：将电化学电流通过具有选择性通透性的人工或天然有机膜或无机膜，将水解的氢离子和氢氧离子完全分开，得到纯的氢气和氧气。

制氢工艺技术的进展与应用前景

制氢工艺技术的进展与应用前景摘要：本文将研究制氢工艺技术及其应用前景。

氢能已经成为当今世界能源领域的热点话题。

随着全球能源需求的不断增长，氢能作为一种清洁、可再生的能源，具有广阔的应用前景。

与此同时，制氢工艺技术也在不断发展和提高。

本文将重点研究焦炉煤气变压吸附制氢、天然气裂解制氢和水电解制氢三种制氢工艺技术，并对其进行对比分析。

关键词:制氢工艺；研究；原理1引言通过对制氢工艺技术的研究，我们期望能够对氢能的发展趋势有更深入的了解，并为未来氢能应用的发展提供有价值的建议。

2.氢能应用前景氢能是一种清洁、可再生的能源，具有广阔的应用前景。

随着全球对能源的需求不断增加，氢能作为一种可替代传统能源的选择，已经成为当今世界能源领域的热点话题。

氢能可以用于汽车动力、工业热力、储能等领域。

汽车动力方面，氢燃料电池汽车具有更长的续航里程和更快的充电速度，并且不排放有害物质，因此在汽车行业具有广阔的应用前景。

工业热力方面，氢能可以用于高温热力，作为工业热力的替代能源，具有广阔的应用前景。

储能方面，氢储能具有较大的储能容量和长时间的储存效率，因此在储能领域具有广阔的应用前景。

因此，氢能是一种具有广阔应用前景的清洁、可再生的能源，值得我们对其进行深入的研究和开发。

3. 制氢工艺技术3.1 焦炉煤气变压吸附制氢3.1.1 工艺原理焦炉煤气变压吸附制氢工艺是一种常用的制氢工艺，它主要通过煤炭或石油等燃料的燃烧产生的热能和工业废气中的煤气来生产氢气。

变压吸附：在加压下进行吸附，减压下进行解吸，由于吸附循环周期短，吸附热来不及散失，可供解吸之用，可近似看做等温过程。

变温吸附：较低温度下进行吸附，升高温度将吸附的组份解吸出来。

变压吸附法制氢技术的关键材料是吸附剂。

吸附剂是一种用来吸附氢分子的物质，通常是以碳材料为基础的复合物。

吸附剂的选择是影响变压吸附制氢效率和成本的关键因素。

最常用的吸附剂包括高压吸附剂，如金属有机框架材料和超级吸附剂，如活性炭。

制氢技术的发展及展望

2017·08综述与专论1Chenmical Intermediate当代化工研究制氢技术的发展及展望＊蔡文鑫（南京师范大学附属中学江苏 210003）摘要：氢能是一种清洁能源，本文介绍了制氢技术的基本发展历程，主要包括化石能源制氢、水制氢、生物质制氢的原理、工艺和特点等，同时展望了氢能应用的前景，并提出一些亟待解决的瓶颈问题。

关键词：制氢技术；化石燃料；催化中图分类号：T 文献标识码：ADevelopment and Prospect of Hydrogen Production TechnologyCai Wenxin(High School Affiliated to Nanjing Normal University, Jiangsu, 210003)Abstract：Hydrogen energy is a clean energy. This paper introduces the basic development history of hydrogen production technology, mainly including fossil energy hydrogen production, water hydrogen production, biomass hydrogen production principle, technology and characteristics, etc., and prospects the prospect of hydrogen energy application and puts forward some bottlenecks to be solved.Key words：hydrogen production technology；fossil fuel；catalytic前言近百年来，化石燃料被大量使用，化石原料储量明显下降，而且燃料在使用过程中，会严重污染大气环境，产生温室气体效应。

中国氢制备发展趋势

中国氢制备发展趋势一、技术创新随着科技的不断进步，中国在氢制备技术方面取得了显著的创新成果。

未来，随着科研力量的加强和研发投入的增加，氢制备技术的成本将进一步降低，效率将不断提高，为实现大规模应用奠定坚实基础。

二、规模化发展随着氢能产业的快速发展，中国氢制备的规模也在不断扩大。

未来，中国将进一步推动氢制备的规模化发展，提高生产效率，降低成本，满足不断增长的市场需求。

三、多元化能源利用中国在氢制备过程中，正积极探索利用多种能源方式，如天然气、煤、生物质等。

通过多元化的能源利用，不仅可以提高氢制备的效率，还可以降低对单一能源的依赖，增强能源安全保障能力。

四、绿色环保氢能作为一种清洁能源，具有零排放的特点。

中国在氢制备过程中，正积极推动绿色环保技术的应用，减少对环境的影响。

未来，随着环保意识的提高和政策的引导，氢制备将更加注重环保和可持续发展。

五、政策支持中国政府对氢能产业的发展给予了高度重视和支持。

未来，政策支持力度将继续加大，为氢制备技术的发展和应用提供有力保障。

同时，政策还将引导产业健康发展，推动技术创新和产业链的完善。

六、产业链整合中国氢能产业链包括制备、储存、运输和应用等方面。

未来，随着氢能产业的不断发展，产业链将进一步整合和完善。

通过优化资源配置和协同发展，提高整个产业链的效率和竞争力。

七、国际合作与交流中国在氢制备技术方面已经具备了一定的国际竞争力。

未来，中国将继续加强与国际先进技术机构的合作与交流，引进先进技术和管理经验，提升自身的研发实力和技术水平。

同时，通过国际合作与交流，推动全球氢能产业的共同发展。

当前制氢的关键技术进展、前景及建议

当前制氢的关键技术进展、前景及建议氢气制备主要技术工艺有热化学制氢和水电解制氢，其中热化学制氢技术主要有化石能源制氢及化工原料制氢。

化石能源制氢包括水煤气制氢、天然气重整制氢等，目前已经进行工业生产，技术相对成熟，但能量的产出大于投入，若用此法制氢发电，能量转换效率低，经济性差，因此传统能源制氢并非理想的制氢技术。

化工原料制氢主要有醇类裂解制氢、醇类重整制氢，如甲醇水蒸气重整制氢。

水电解制氢法即利用光伏、风电等新能源电力电解水制氢，这种制氢方式近零碳排放，可充分利用“三弃”（弃风、弃光、弃水）能源水解制氢，还可以大大降低制氢成本，是实现“绿氢”生产的重要技术环节，也是氢能领域投资的重点领域。

化石能源制氢技术虽然成熟度较高且经济性较好，但碳排放量较大，违背了氢能作为清洁能源的本质，不适合长期发展；可再生能源电力电解水制氢技术成熟，且环保性好、碳排放少，但是其制氢成本较高，可以考虑采取“三弃”能源制氢，以大幅降低制氢成本。

不同制氢技术所使用的制氢原料及制氢工艺大有不同。

一、制氢原料全球制氢技术的主流选择是化石能源制氢和化工原料制氢，这主要是由于化石能源制氢和化工原料制氢的成本较低。

此外，由于清洁性好、效率高、成本低，采用天然气重整制氢具有较大利润空间。

采用电解水制氢是当前制氢环节的研究热点，技术也较为成熟，其他新型制氢法尚未应用于大规模制氢。

从制氢原料占比来看，近期我国仍将主要采用化石能源制氢和工业副产氢+碳捕集、利用与封存（CCUS）技术（即“蓝氢”），助力化石能源制氢降低碳排放。

而随着我国可再生能源装机容量不断增大，在西北地区出现大量弃风弃光现象，如果能够将弃风弃光所发电力用于电解水制氢（“绿氢”，即采用风电、光伏等可再生能源电解水制氢），“绿氢”制取经济性也非常可观。

因此，长远来看，随着碳达峰、碳中和工作的推进，“绿氢”将成为氢能应用的主流选择。

二、制氢工艺较为成熟的技术路线有3种，即使用煤炭、天然气等化石能源重整制氢，以醇类裂解制氢技术为代表的化工原料高温分解重整制氢，以及电解水制氢；光解水和生物质气化制氢等技术路线仍处于实验和开发阶段，相关技术难以突破，尚未达到规模化制氢的需求。

氢气制备技术现状与展望

氢气制备技术现状与展望氢气是一种非常重要的能源，它不仅可以被用作燃料，还能用于制造许多化学品。

但是，我们目前的生产氢气的技术仍然需要提高，因为传统的制氢方式并不都是经济效益高，且研发新型氢气制备技术也面临一定的挑战，因此本文将着重分析当前氢气制备技术的现状与展望。

一、氢气制备技术现状目前，生产氢气有许多传统的方式，其中最常见的有燃料重整、热蒸气重整以及煤气化法。

在这些技术中，最常用的是煤气化法。

因为煤具有丰富的储存量，并且可以让氢气更加具有经济效益。

但是，这些传统的制氢方法都有着不同的问题。

首先是燃料重整，这是将包含烃类的原材料制成氢气的一种工艺，它的原理是通过燃烧烃类物质，使其往氢、一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）方向转化，最终生产出氢气。

但是，由于需要消耗大量的能量，这种方法并不十分经济。

其次是热蒸气重整这个方法，它是利用热蒸气反应器，通过高温高压条件下，使甲烷和水蒸气反应生成氢气和CO，然后再进一步通过气相水转移法来获取纯氢气。

这个方法有着制备高纯度氢气的优势，但是能耗更大，还需要使用贵金属催化剂。

最后是煤气化法，它是通过将固体燃料（如煤）在较低氧气浓度条件下升温，使其热裂解成为气体，再将气体根据密度进行分离得到所需气体的一种方法。

虽然煤气化法在经济上最为合理，但是它的环境污染问题长期未能得到解决，加上产氢成本过高，让它受到了一定的限制。

二、氢气制备技术展望虽然传统的氢气制备技术已经有了比较成熟的应用，但是随着科技的发展，相信未来的氢气制备技术一定会不断进步。

新型的氢气制备技术主要包括电化学制氢、微生物制氢和太阳光制氢等方案。

这些新型技术不仅可以解决氢气产生的环境问题，还可以大大减少成本，并方便使用。

电化学制氢法是一种用电流来产生氢气的技术，它的原理是利用电解作用使水分解为氢气和氧气。

这种方法具有高纯度、高效率，不需要催化剂，且环境友好的优点。

但是，由于电解出纯氢气的能耗较大，需要一个电源，因此这种方法在成本上仍有所缺陷，需要进一步改善。

制氢技术的研究现状及发展前景

制氢技术的研究现状及发展前景摘要：文章对化石能源角度与非化石能源角度对制氢技术进行了研究，其中包括多种不同能源的制氢方法，如天然气、液体燃料、水等，并细致了分析不同能源制氢的成本、工艺、效率，以及在未来的发展前景，希望能够为制氢的发展提供参考。

关键词：制氢技术；研究现状；发展前景随着我国经济的发展，对于氢能源的需求量逐渐上升，但传统制氢主要依靠的是不可再生资源，这中制氢技术不仅严重了造成了资源浪费，还造成了环境污染，因此，我国亟需从可持续发展的角度研制清洁型的制氢技术。

氢能源是一种具有高效热能转化、高能量、高密度、不排放温室气体等优势的能源类型。

从开发至今一直广受社会和各国的关注，但当前的制氢技术多样，要想实现最经济、最科学、最高效率的制氢方法还需要对当前的制氢技术进行时深入的研究，并分析其在未来的发展前景，使其能够更好的进行应用。

一、利用化石能源的制氢技术现状以及发展前景（一）天然气制氢技术这种技术是指在高温、高压条件下利用催化剂与天然气中的水蒸气成分以及烷烃成分产生化学反应，其中产生的化学气体会通过沸锅进行换热，使其中的一氧化碳转化成为氢气和二氧化碳。

再通过中不同的化学技术，如分离、换热、冷凝等，将产生的气体利用吸附剂回收至特定按照的吸附塔，并使用变压和升压吸附功能从氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷中提取出氢气产品，最后经过降压和解析将氢气产品中的杂质排除，而且能够让吸附剂得到再生[1]。

这种制氢技术可以在天然气中进行脱硫，然后使脱硫后的天然气与含有催化剂的水蒸气发生转化，产生含有氢气与其它气体的转化器，这样在通过变压吸附就能降低转化气体中一氧化碳以及二氧化碳的含量，从而提取中体积分数接近百分之百的氢气。

这些制氢技术在使用过程中可以提取七成至九成的氢气，提取率受原料质量的影响较大；每小时需要10—5000立方米的原料量，原料的消耗量大，但其提取率高、质量好，产生的气体较为清洁，不会对环境和人体造成一定的影响。

制氢技术的研究和发展

制氢技术的研究和发展随着全球能源安全和环境问题的日益突出，氢能作为一种清洁、环保的新型能源被越来越广泛关注和研究。

然而，氢气在常温下是一种极易挥发、易燃的气体，因此如何安全储存和运输氢气是制约其发展的重要因素之一。

制氢技术的研究和发展则是解决这个问题的关键之一。

目前，制氢的主要方法有热解法、电解法、化学反应法、微生物法等多种。

其中，最为常见的是热解法和电解法。

热解法在高温下将天然气、煤等碳氢化合物分解为氢气和碳，是目前主要的工业化生产方法。

而电解法则是利用电解水得到氢气，是一种环保的制氢方法。

其中，目前最具前景的是基于水的电解制氢技术。

该技术的原理是通过电力将水分子分解成氢气和氧气。

与传统的热解法相比，电解法不需要其它化学品，且能耗低、反应效率高、热量损失少，是一种非常具有潜力的制氢技术。

为了实现电解法的工业化应用，制氢电极材料的研究也变得越来越重要。

目前，最常用的制氢电极材料是贵金属铂。

然而，铂是一种稀有贵金属，价格非常昂贵，制氢成本很高。

因此，在实现电解制氢技术在工业应用上的可行性之前，需要找到一种更经济、更高效的制氢电极材料。

近年来，一些新型制氢电极材料的研究也取得了突破。

例如氧化铋、氮化硼、氧化钨等材料，都被证明可以替代铂作为电解制氢的电极材料。

这些材料价格便宜，且具有较高的电催化性能，可以大大降低制氢成本，提高制氢效率。

这些新型电极材料的研究为电解制氢技术的发展提供了强大的技术支持。

除了制氢电极材料外，氢气的储存和运输也是氢能的一个重要问题。

氢气在常温下的密度很低，因此在储存和运输时需要采用高压或低温的方法。

而高压和低温的储存和运输成本高、危险性大、设备维护难度大等问题也制约了氢能的发展。

近年来，一些新型的氢气储存和运输技术也开始逐渐出现。

其中，最为常见和成熟的方法是利用金属氢化物制备氢气体。

此外，还有利用纳米材料储存氢气的方法、基于化学吸附的储氢技术、基于车载氢气燃料电池的氢气储存和运输技术等。

氢能源技术的研发与创新趋势展望

氢能源技术的研发与创新趋势展望氢能源技术作为一种高效、清洁的能源形式，具有极大的潜力解决能源短缺和环境问题，受到越来越多国家和科研机构的关注和投入。

本文将从氢能源技术的研发现状、技术创新与应用前景等方面进行展望分析。

目前，氢能源技术的研发主要集中在氢气生产、存储和利用三个方面。

首先，氢气生产是关键的一环。

目前常用的氢气生产技术主要有水电解和化石燃料转换。

然而，这些技术存在能源消耗和环境污染的问题。

因此，未来的研发工作将集中在提高生产效率、降低能源消耗和减少环境影响等方面。

其中，光电解水技术是非常有潜力的一种方法，利用太阳能直接分解水来产生氢气。

此外，微生物发酵和生物质转化等新兴技术也逐渐受到关注。

其次，氢气存储技术是氢能源技术的另一关键技术。

由于氢气的低密度和高易燃性，传统的氢气储存方法如压缩气体、液化氢等存在瓶颈。

因此，如何开发高效、安全的氢气储存技术成为当前研究的热点。

在此方向上，有许多新兴技术已经涌现。

其中，吸附材料、金属氢化物和化学吸附等技术被广泛应用于氢气存储，并取得了令人瞩目的进展。

此外，氢气通过储存于液体载体中，如供氢油品、氢化盐等，成为另一种创新方法。

第三，氢气利用技术在交通领域以及工业生产中有着广阔的应用前景。

例如，燃料电池技术作为氢能源利用的核心技术之一，已经被广泛研究和应用于汽车、公共交通等领域。

在这方面，我国也制定了一系列政策和计划，推动燃料电池汽车的发展。

此外，直接燃烧氢气和氢气与其他燃料的混合燃烧技术也受到关注和应用于航天、工业生产等领域。

随着技术的进一步创新与成熟，氢能源在能源转型和气候变化问题中的作用将不可忽视。

除了上述技术方面的研发和创新，氢能源技术还面临着一些挑战和问题。

首先，氢气的生产、存储和运输方式需要完善。

特别是在大规模应用中，需要建立起完整可靠的供应链体系。

其次，氢气的成本问题也制约了其进一步的发展与推广。

无论是传统方法还是新兴技术，都需要进一步推进成本的降低，以提高氢能源的竞争力和可持续性。

中国绿色制氢关键技术发展现状及展望

中国绿色制氢关键技术发展现状及展望氢能是一种二次能源，必须通过化学过程由存在于化合物中的氢元素转化而来。

中国是氢气( H2 ) 生产大国，2021 年我国氢气总产量超过 3 000 万t。

当前我国H2 主要用于化工领域，其中化石燃料生产的H2 占了将近80%，而电解水及其他绿色制氢技术所制H2 总量不足1%［1］。

现阶段，我国能源央企纷纷将构建氢能供给体系作为重要的发展方向。

国家电投、中国石油及中国石化等国家能源巨头，结合自身优势选择不同的技术路线，相继着手在国内布局氢能生产和供给，中船重工及部分民企制氢技术和设备已具备商业化推广条件［2］。

除此之外，我国企业及科研院所也在积极探索其他新型制氢技术或低价制氢技术，但距其产业化应用还有相当长的一段路要走［3］。

一传统制氢技术体系概况在传统制氢方法中，煤与天然气重整等化石能源制氢是现今工业制氢的主流。

当前化石能源制氢工艺成熟，可用于大规模工业生产，且原料价格相对低廉，但氢气制备过程中会排放大量CO2 和污染物［4］。

工业副产氢则集中分布于化工、冶金等领域，其中煤气化制氢( 图1) 规模较大，技术相对成熟，且成本低廉，但却面临污染大、制氢纯度低等瓶颈［5］。

氯碱副产制氢因其经济、操作简单、纯度高等特点，拥有较好的应用潜能，但也存在产氢量小且产能分散的问题。

化石能源制氢具有较高的碳排量，其中煤制氢碳排量最高，制取 1 kg H2 的碳排量超过20 kg CO2。

目前我国电力大部分来自火电，因此碳排放很高，甚至超过煤制氢。

近年来，随着化石能源制氢耦合碳捕集技术的发展和完善，碳排放强度会大幅度下降，但仍高于可再生能源制氢，且带来较高的碳捕集成本［6］。

二先进绿色制氢关键技术研究进展2.1 电解水制氢技术现阶段，常用的电解水制氢技术包括碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢及固体氧化物电解水制氢三大类。

2. 1. 1 碱性电解水制氢碱性电解水( AWE) 制氢装置由电解槽与辅助系统构成，以KOH 为电解液、多孔膜为隔膜，在直流电的刺激下将H2O 分解为H2 和O2。

简析新能源制氢技术发展现状

简析新能源制氢技术发展现状摘要：随着社会的飞速发展，对能源的需求也在增加，传统的能源濒临被大量开发，甚至濒临枯竭，对社会可持续发展构成威胁。

应用新能源的过程中离不开对相关技术的开发，其中制氢技术凭借诸多优势受到高度关注。

基于此，本文从新能源制氢技术发展现状入手，之后分析新能源制氢技术发展前景，希望继续推动资源节约型社会的发展。

关键词：新能源制氢技术发展现状氢材料在近年来得到了广泛的应用，而氢气的来源以及制氢技术的发展深刻影响着诸多行业。

传统的制氢技术存在天然气、煤炭消耗量大问题，并且在实际生产过程中存在有害气体排放问题，新能源制氢技术的出现可以解决以上问题，以下进行相关分析。

一、新能源制氢技术发展现状（一）化学链制氢技术该技术就是借助燃烧反应器、蒸汽反应器和空气反应器的组合，之后和烃类水蒸气反应得到氢气和二氧化碳。

当前天然气是我国化学链制氢技术的主要燃料，相较于水蒸气重整制氢具有装置简单、无需更换设备、实现碳氢分离、污染物少、能耗低、投资少等优势，然而在实际应用过程中还存在一些问题，这是由于传统的制氢技术主要是应用化石燃料，在生产期间会产生二氧化碳以及其它污染物[1]。

（二）生物质制氢技术1生物质热裂解制氢技术该技术需要在500-600℃的条件下隔绝氧气，然后加热生物质，转化成焦炭、生物焦油与气体，进一步催化与裂解烃类物质，之后对富氢气体分离而得到氢气。

该技术具有流程简单以及生物质应用效率高的优势，不过热解期间产生的焦油问题还需要解决。

目前处于工业试验阶段，部分地区建立了多套小规模工业示范装置[2]。

2生物质超临界水制氢技术该技术实现了临界水的热解水解以及脱氢，在相关化学反应后得到不同气体，主要原理是在374-650℃、22.1-25兆帕下经过热解、水解、缩合与脱氢流程得到氢气、甲烷、二氧化碳与一氧化碳，优势在于无需进行干燥预处理，进而降低能耗。

我国近年来研究了不同种类生物质超临界水气化过程，总结了反应机理与转化规律，得到了关于温度、压力等工艺参数。

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１２１３］为以钙基吸收剂为基础的化学链气化系统［。
图１。ＣＬＣ过程中燃料不与氧气直接接触，一般使用金属氧化物作为氧载体，燃料与氧载体在燃料反应器中反应，实现燃料在无Ｎ环境下燃烧，烟气经２冷凝脱水后可得到高纯度ＣＯ，ＣＬＣ可以用于近零２
Ｓｔａｔｕｓａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｌｏｏｐｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
１，２１１，２１ＬＩＵＴａｏ，ＹＵＺｈｏｎｇｌｉａｎｇ，ＬＩＧｕａｎｇ，ＦＡＮＧＹｉｔｉａｎ
１］。氢气能效的可替代能源越来越受到人们关注［
量密度高（１４３ＭＪ／ｋｇ）、清洁无污染（燃烧产物为
作者简介：刘涛（１９８８－），男，山东日照人，中国科学院山西煤炭化学研究所在读博士，师从房倚天研究员，主要从事化学链方面的研究。电话：１８７３５１７２３７７，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｔａｏ＠ｓｘｉｃｃ．ａｃ．ｃｎ通讯联系人：房倚天（１９６８－），男，山西太原人，研究员，主要从事煤气化工程及相关技术的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｙｔ＠ｓｘｉｃｃ．ａｃ．ｃｎ
收稿日期：２０１７０４１４㊀㊀修改稿日期：２０１７０５１１基金项目：国家自然科学基金（２１５０６２４１）
櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴毷
化学链制氢技术的研究进展与展望
，２，２刘涛１，余钟亮１，李光１，房倚天１（１．中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室，山西太原㊀０３０００１；２．中国科学院大学，北京㊀１０００４９）
（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｌＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｔａｉｙｕａｎ０３０００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ）
８］排放等特点，已经得到广泛的关注［。化学链燃烧［９］（ＣＬＣ）首次由Ｒｉｔｃｈｅｒ和Ｋｎｏｃｈｅ提出，其原理见
后高活性尾气的再利用。ＣａＬＨＰ可以追溯到２０世纪六七十年代的ＣＯ２吸收系统，当时主要用于低阶煤制富氢气体；后发展
２２１６
应用化工
第４６卷
２３］水），是化石燃料的最佳替代品之一［。当前，氢
变压吸附后的尾气作为化学链燃烧的燃料。除了重整反应热量来源不同外（ＣＬＲ是由氧载体提供），ＣＬＲ工艺中的甲烷重整过程与传统的甲烷水蒸气重整（ＳＭＲ）没有太大区别。ＣＬＲ制氢过程中同样需要水汽变换和变压吸附单元来获得富氢气体和移除多余的ＣＯ，而且由于甲烷重整反应器位于化学２链燃烧反应器内，设备腐蚀问题会影响系统的运
［４７］
。但ＳＭＲ工艺水蒸气重整过程中需要燃烧大，而且后续氢气的净化也是一个高耗能的
量甲烷为重整提供热量，温室气体ＣＯ的排放仍然２较高过程
［５，７］［７］
。因此，寻求一种高效、低能耗和低碳排放
的制氢途径有着非常重要的意义。㊀㊀化学链技术具有内分离ＣＯ、低火用损失、低ＮＯ２ｘ
１２］行［。但理论分析表明ＣＬＲ的氢气产量比传统的１２］ＳＭＲ高［，ＣＬＲ可以实现ＣＯ的捕集以及变压吸附２
气生产的方式有水蒸气重整、电解水、煤气化等，其中，甲烷水蒸气重整制氢（ＳＭＲ）工艺成熟并且具备较高的经济竞争力，是大规模制氢气的主要方式
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｌｏｏｐｉｎｇｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｕｐｔｏ，ｔｈｒｅｅｍａｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｎａｍｅｌｙｃｈｅｍｉｃａｌｌｏｏｐｉｎｇｒｅｆｏｒｍｉｎｇ（ＣＬＲ），ｎｏｗｃａｌｃｉｕｍｌｏｏｐｉｎｇｃｙｃｌｅｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎ（ＣａＣＬＰ）ａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｌｏｏｐｉｎｇｈｙｄｒｏｇｅｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ（ＣＬＨＧ）ｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｐｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎ，ＵｎｌｉｋｅＣＬＲａｎｄＣａＣＬＰ，ＣＬＨＧｒｅｑｕｉｒｅｓｎｏａｄｄｉｔｉｏｎａｌｇａｓｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｕｃｈａｓｗａｔｅｒｇａｓｓｈｉｆｔｒｅａｃｔｉｏｎａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｓｗｉｎｇａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｐｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎ．ＴｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｏｘｙｇｅｎｃａｒｒｉｅｒａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｒｅａｃｔｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｅｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｓｏｆＣＬＨＧｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．ＦｅｂａｓｅｄｏｘｙｇｅｎｃａｒｒｉｅｒｉｓｍｏｒｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｆｏｒＣＬＨＧｔｈａｎｏｔｈｅｒｓｄｕｅｔｏｔｈｅｈｉｇｈｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｉｎｅｓｓａｎｄｆｒｅｅａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ．Ｆｅｂａｓｅｄｏｘｙｇｅｎｃａｒｒｉｅｒｓｗｉｔｈｏｕｔａｎｙｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｈｏｗａｐｏｏｒｔｈｅｒｍｏｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｉｎｅｒｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｏｔｈｅｒｍｅｔａｌｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃａｒｂｏｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｃｙｃｌｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ．ＴｈｅｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｅｓｏｆｇａｓａｎｄｓｏｌｉｄｉｎＣＬＨＧｒｅａｃｔｏｒｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｔｏｉｔｓｄｅｓｉｇｎ．ＴｗｏｓｔａｇｅｆｌｕｄｉｚｅｄｂｅｄａｎｄｍｏｖｉｎｇｂｅｄｗｉｔｈｔｈｅｇａｓｓｏｌｉｄｃｏｕｎｔｅｒｃｕｒｒｅｎｔｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎａｒｅｆｉｔｆｏｒＣＬＨＧ．ＴｈｅＣＬＨＧｕｓｉｎｇｃｏａｌａｓｆｕｅｌｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌｌｏｏｐｉｎｇｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ｏｘｙｇｅｎｃａｒｒｉｅｒ；ｍｏｖｉｎｇｂｅｄ；ｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄ；ｈｙｄｒｏｇｅｎＣＯ等温室气体排放的日益增加，寻求一种清洁高２
第４６卷第１１期２０１７年１月