新型制氢技术

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生物质转化制氢技术的进展与展望

生物质转化制氢技术的进展与展望

生物质转化制氢技术的进展与展望随着工业化进程的加快和能源需求的日益增长,化石燃料的储量逐渐减少,环境污染也越来越严重。

因此,寻找新型的能源是十分必要的。

其中,利用生物质转化制氢技术制取氢能源的重要性日益凸显。

1. 生物质转化制氢技术的概念生物质转化制氢技术是以生物质为原料,通过热化学或生化学方法,提取氢气的新型能源技术。

生物质包括木材、灌木、农作物秸秆、动物粪便等具有生物来源的有机物质。

将这些有机物质进行转化,可以产生高质量的氢气能源。

2. 生物质转化制氢技术的发展历程生物质转化制氢技术的研究始于20世纪60年代,当时主要采用微生物发酵方法来制取氢气。

但是,由于该方法存在工业化难度大、开放式生产流程不太安全等缺陷,因此寻求其他制氢技术逐渐成为研究重点。

随着现代化科技的不断发展,新型生物质转化制氢技术也应运而生。

热化学方法中,热解法被广泛采用。

该方法可以将生物质分解为水、碳、CO和CO2等气体,其中的水会进一步分解为氢气和氧气。

而在生化学方法中,大多数采用生物催化的方式,即利用微生物菌群分解生物质并产生氢气。

在20世纪末和21世纪初,一些国家提出了关于生物质转化制氢技术的专项计划。

这些计划致力于推动生物质转化制氢技术的发展,并在实践中不断调整与改进。

3. 生物质转化制氢技术的应用前景生物质转化制氢技术可以作为一种新兴能源,有望在未来得到广泛应用。

与化石燃料相比,生物质转化制氢技术具有以下的优势:·环保:生物质转化制氢技术不会产生二氧化碳等人类活动造成的温室气体。

·可持续发展:生物质是可再生的,可以使能源开采保持持续性。

·可利用范围广泛:生物质可以来自于农业废弃物、食品废品以及废木材等,可从多个来源提取能源。

·降低成本:化石燃料拥有高昂的采集、生产和运输成本,而生物质转化制氢技术的成本要更低。

·提升能源供应的可靠性:生物质转化制氢技术可以直接应用于生活中,适合于需求迅速增长的能源应用场合。

pem法电解水制氢的效率

pem法电解水制氢的效率

pem法电解水制氢的效率随着氢能经济的兴起,制氢技术也成为了一个热门话题。

其中较为先进的一种方法为“pem法电解水制氢”,该技术具有高效、低成本等优点,成为了当前最具发展潜力的制氢方法。

那么,什么是pem法电解水制氢?其效率到底如何呢?下面来一步步分解解析。

第一步:什么是pem法电解水制氢?PEM全称为Proton Exchange Membrane,即质子交换膜,pem法电解水制氢就是利用质子交换膜来分离水分子,使其产生氢离子和氧气离子,然后将氢离子通过电极还原,生成氢气,剩余的氧气则通过另一个电极排出,其基本原理与传统的电解水制氢技术类似。

不同之处在于pem法电解水制氢使用的电解膜是一种高效的半导体材料,能够更加迅速地将水分解,使制氢效率更高,同时也降低了制氢过程中的电能损失。

第二步:pem法电解水制氢的优点相对于传统的电解水制氢技术,pem法电解水制氢的优点有以下几个方面:1. 高效:采用pem电解膜能够更迅速地分解水分子,提高制氢效率,同时也减少了制氢过程中的能量损失。

2. 低成本:相对于其他制氢技术,pem电解水制氢具有制备简单、设备小型等特点,相应的投入成本也较低。

3. 环保:pem电解水制氢技术中没有排放任何有污染或有毒气体,不会产生废水,不会对环境造成影响。

第三步:如何提高pem法电解水制氢的效率?虽然pem法电解水制氢具有诸多优势,但其效率与实际需求仍有较大差距。

那么,如何提高其效率呢?1. 优化电解膜:研制出新型的pem电解膜,能够使制氢效率更高,同时维持膜的稳定性和长期使用寿命。

2. 优化电解液:选择合适的电解液,能够加速水分子的溶解速度,有助于提高制氢效率。

3. 提高电解效率:通过提高电压、电流密度等方式,可以提高电解效率,并降低制氢过程中的损耗。

总之,pem法电解水制氢具有较高的制氢效率、低成本和环保等优势,随着技术的进一步发展,相信它的应用范围也将不断扩大,成为氢能经济发展的重要支撑。

光催化法制氢原理

光催化法制氢原理

光催化法制氢原理一、前言随着人们对环境保护的重视和对可再生能源的需求增加,制氢技术成为了研究的热点。

光催化法制氢是一种新型的制氢技术,具有高效、环保等优点,在能源领域有广泛应用。

本文将详细介绍光催化法制氢的原理。

二、光催化法制氢概述光催化法制氢是利用半导体材料吸收太阳能,产生电子-空穴对,并通过半导体表面上存在的催化剂将水分子中的电子和质子还原,从而产生氢气。

该方法具有高效、环保等优点,在可再生能源领域具有广泛应用。

三、半导体材料吸收太阳能半导体材料是实现光催化法制氢的关键。

在太阳辐射下,半导体材料可以吸收到光子,并将其转换为电子-空穴对。

其中,电子和空穴都具有一定的自由度,在外界作用下可以运动起来。

四、电子和质子还原在吸收到太阳能后,半导体材料会产生电子-空穴对。

电子和空穴会在半导体表面上存在的催化剂的作用下被分离,电子会还原水分子中的质子,产生氢气,而空穴则会氧化水分子中的电子,产生氧气。

五、半导体材料和催化剂的选择在光催化法制氢中,半导体材料和催化剂的选择是非常重要的。

一般来说,半导体材料需要具有高吸收率、高载流子迁移率、高稳定性等特点。

常见的半导体材料有TiO2、ZnO等。

催化剂是加速还原反应发生的关键。

常见的催化剂有Pt、Ni等金属,它们可以在半导体表面上吸附水分子,并促进电子和质子之间的转移。

六、光照条件和反应温度光照条件和反应温度也是影响光催化法制氢效果的重要因素。

一般来说,在较强的阳光下效果更好。

同时,在适当范围内提高反应温度也可以提高制氢效率。

七、总结光催化法制氢是一种新型且具有广泛应用前景的制氢技术。

通过半导体材料吸收太阳能,产生电子-空穴对,并通过催化剂促进还原反应,从而产生氢气。

在实践中,半导体材料和催化剂的选择、光照条件和反应温度等因素都会影响制氢效率。

天然气制氢工艺现状及发展

天然气制氢工艺现状及发展

天然气制氢工艺现状及发展随着能源问题日益突出,氢能作为一种清洁、高效的新能源逐渐成为国内外关注的焦点。

而天然气作为一种广泛应用的化石能源,能否转化为氢能源,也成为了研究的热点之一。

本文就天然气制氢工艺的现状及发展进行探讨。

一、天然气制氢工艺现状1. 水蒸气重整法水蒸气重整法是目前天然气制氢的主要工艺之一,其基本原理是将天然气和水蒸气在高温下反应,生成氢气和一定量的二氧化碳。

该工艺具有工艺简单、产氢量大等优点,但同时也存在着能耗高、生产成本较高等缺点。

目前,该工艺已在国内外得到广泛应用。

2. 甲烷裂解法甲烷裂解法是一种新型的天然气制氢工艺,其原理是将天然气在高温下分解为氢气和固体碳。

该工艺具有产氢效率高、反应速度快等优点,但同时也存在着设备复杂、生产成本较高等缺点。

目前,该工艺正在逐步发展和完善。

3. 部分氧化法部分氧化法是将天然气和氧气在高温下反应,生成氢气和一定量的一氧化碳。

该工艺具有反应速度快、产氢量大等优点,但同时也存在着氧气的使用成本高、反应产物中含有一氧化碳等缺点。

目前,该工艺已在国内外得到广泛应用。

二、天然气制氢工艺发展趋势1. 提高产氢效率目前,天然气制氢的工艺效率相对较低,需要消耗大量的能源和化学原料。

因此,提高产氢效率是未来天然气制氢工艺发展的重要方向。

例如,采用新型催化剂、优化反应条件等方法,可有效提高产氢效率。

2. 降低生产成本天然气制氢的生产成本相对较高,这也成为了其应用和推广的难点。

因此,降低生产成本是未来天然气制氢工艺发展的另一个重要方向。

例如,采用新型催化剂、优化反应条件、提高设备利用率等方法,可有效降低生产成本。

3. 推广应用天然气制氢虽然具有广阔的应用前景,但目前在实际应用中仍存在着一定的技术和经济难度。

因此,推广应用是未来天然气制氢工艺发展的又一个重要方向。

例如,加强技术研发、完善政策支持等措施,可有效推广应用天然气制氢工艺。

结语总之,天然气制氢工艺的发展具有重要的战略意义,对于推动能源转型和保障能源安全具有重要作用。

pem制氢压力

pem制氢压力

pem制氢压力
PEM制氢压力
PEM制氢技术是一种新型的制氢技术,它采用了聚合物电解质膜(PEM)作为电解质,通过电解水来制取氢气。

PEM制氢技术具有高效、环保、安全等优点,因此在能源领域得到了广泛的应用。

而在PEM制氢过程中,压力是一个非常重要的参数,它直接影响到制氢的效率和质量。

PEM制氢的原理是利用电解质膜将水分解成氢气和氧气。

在PEM 制氢过程中,水被分解成氢离子和氧离子,氢离子通过电解质膜向阴极移动,与电子结合生成氢气,而氧离子则向阳极移动,与电子结合生成氧气。

因此,PEM制氢的关键是要保证电解质膜的稳定性和导电性。

在PEM制氢过程中,压力是一个非常重要的参数。

压力可以影响到制氢的效率和质量。

一般来说,PEM制氢的压力范围在1-10 bar 之间。

在这个范围内,压力越高,制氢的效率越高,但同时也会增加制氢的成本。

因此,需要根据实际情况来确定最佳的制氢压力。

在PEM制氢过程中,压力对电解质膜的稳定性和导电性也有影响。

如果压力过高,会导致电解质膜的变形和破裂,从而影响到制氢的效率和质量。

因此,需要根据电解质膜的性质和制氢的要求来确定最佳的制氢压力。

除了制氢效率和质量外,压力还可以影响到PEM制氢的安全性。

在PEM制氢过程中,如果压力过高,会增加氢气泄漏和爆炸的风险。

因此,需要采取相应的安全措施来保证PEM制氢的安全性。

PEM制氢压力是一个非常重要的参数,它直接影响到制氢的效率、质量和安全性。

在实际应用中,需要根据实际情况来确定最佳的制氢压力,以保证PEM制氢的高效、环保、安全。

新能源制氢技术发展现状及前景分析

新能源制氢技术发展现状及前景分析

2、电力领域
在电力领域,氢能也有着广泛的应用前景。氢能可以作为一种储能介质,将 多余的电能储存为氢气,并在需要时释放出来。这种储能方式具有较高的能量密 度和灵活性,可以解决可再生能源发电不稳定性问题,提高电力系统的可靠性。 此外,氢燃料电池还可以作为一种电力来源,为建筑物、工业设施等提供电力和 热能。
1、未来趋势和市场需求
随着全球能源结构转型和环境保护意识的提高,新能源制氢技术的未来发展 将呈现以下趋势:首先,技术研发将更加注重提高能效、降低成本、优化产氢效 率和稳定性等方面;其次,新能源制氢技术将在更多领域得到应用,如能源存储、 交通运输、工业生产等;最后,政策支持将推动新能源制氢技术的发展,同时市 场需求也将持续增长。
一、新能源制氢技术发展现状
1、生产方式和特点
新能源制氢技术主要通过可再生能源(如太阳能、风能、地热能等)和水反 应生成氢气。其中,光解水制氢和电解水制氢是两种最常用的方法。光解水制氢 利用太阳能分解水分子生成氢气和氧气,具有环保性和高效性,但受限于太阳光 的强度和光谱分布。电解水制氢是通过电力驱动水电解过程,将水分解为氢气和 氧气,电能来源可以是可再生能源或化石燃料。
二、氢能应用的发展前景
1、交通运输领域
氢能作为一种清洁、高效的能源,在交通运输领域具有广泛的应用前景。氢 燃料电池汽车是一种使用氢气作为燃料的新型汽车,与传统汽车相比,它具有零 排放、高能量密度、快速加注等优点。此外,氢燃料电池汽车还可以利用可再生 能源电力进行充电,从而降低对化石燃料的依赖。因此,氢燃料电池汽车被认为 是未来新能源汽车的重要发展方向之一。
新能源制氢技术发展现状及前 景分析
目录
01 一、新能源制氢技术 发展现状
03 三、结论
02

等离子体裂解水制氢的装置

等离子体裂解水制氢的装置

等离子体裂解水制氢的装置等离子体裂解水制氢是一种新型的制氢技术,它利用等离子体在水中的作用,将水分子分解为氢气和氧气。

这种技术具有高效、环保、可持续等优点,被广泛应用于能源、化工、燃料电池等领域。

本文将详细介绍等离子体裂解水制氢的装置及其工作原理。

一、等离子体裂解水制氢的装置等离子体裂解水制氢的装置主要由等离子体发生器、电解槽和气体分离装置组成。

1.等离子体发生器等离子体发生器是制氢装置的核心部件,它能够产生高温、高能量的等离子体。

等离子体发生器通常采用微波等离子体技术或电子束等离子体技术。

微波等离子体技术是利用微波场能够将气体分子激发至等离子体状态;电子束等离子体技术是利用电子束加热气体产生等离子体。

等离子体发生器一般由微波发生器或电子束加热器、等离子体反应室、加热装置等部件组成。

2.电解槽电解槽是用于将水分子裂解为氢气和氧气的装置。

电解槽一般由阳极、阴极、电解质溶液等部件组成。

通常情况下,电解槽会利用等离子体发生器产生的高能量等离子体,作为分解水分子所需的能源。

3.气体分离装置气体分离装置用于将裂解产生的氢气和氧气分离,以获取高纯度的氢气。

气体分离装置一般采用膜分离、压力摩尔分数差异分离等技术。

以上就是等离子体裂解水制氢的基本装置,下面将详细介绍其工作原理。

二、等离子体裂解水制氢的工作原理1.等离子体发生器的工作原理微波等离子体技术是利用微波场能够将气体分子激发至等离子体状态。

当微波场作用于气体时,气体分子会受到电磁波的激发而产生振动,当激发能量达到一定程度时,气体分子将发生电离,形成等离子体。

电子束等离子体技术是利用电子束加热气体产生等离子体,通过向气体注入高能电子束,使其能够激发气体分子产生电离,形成等离子体。

2.电解槽的工作原理电解槽是用于将水分子裂解为氢气和氧气的装置。

当等离子体发生器产生高能量的等离子体时,这些等离子体会作为分解水分子的能源。

等离子体激发了水分子的内部结构,使得水分子发生裂解,生成氢气和氧气。

生物电解制氢技术

生物电解制氢技术

生物电解制氢技术随着全球能源危机的日益加重,传统石油、煤炭等化石能源的迅速枯竭,人类对清洁、可再生能源的需求也日益增加。

其中,氢能作为一种非常理想的清洁能源备受关注,并逐渐成为国际上发展清洁能源的重点之一。

而生物电解制氢技术作为一种新兴的制氢技术,其在氢能领域中的应用前景备受关注,下面让我们一起来了解一下。

一. 生物电解制氢技术生物电解制氢技术是利用微生物的代谢特性,实现水分子的分解,从而产生氢气的一种新型制氢技术。

具体来说,该技术是将一些特殊菌群放置在电极表面,当这些菌群遇到电子时,就会发生代谢反应,将水分解为氢气和氧气。

这种技术的最大特点就在于利用了微生物的生命特性,将其转化为能量储存单位之一,实现了总和反应的可逆性。

二. 技术的优势相比其他制氢技术,生物电解制氢技术具有明显的优势。

首先,该技术产生的氢气是极为纯净的,可以避免环境污染。

其次,生物电解制氢具有很高的能量利用效率,比如纯种光合作用微生物产氢气的能量转化利用率高达22%左右,比其他制氢技术的效率要高很多。

此外,在生产压力方面,生物电解制氢技术也具有很大的优势,它可以在常压下进行制氢反应,从而实现低成本制氢。

三. 技术的应用前景生物电解制氢技术因其优越的性能,已经在很多领域得到了应用。

目前,该技术主要应用于氢能、环保、能源等领域,可以广泛应用于氢能源供应等领域。

同时,生物电解制氢技术还可以发挥很好的环保作用,可广泛应用于废水处理、环境污染防治领域。

在能源领域,生物制氢技术还可以用于生产燃料电池,将其与燃料电池相结合发电,这样可以得到更加高效的能源利用效果。

四. 技术的发展现状尽管生物电解制氢技术已经在实验室阶段取得了很多进展,但目前该技术在实际应用中仍然存在技术难题。

例如,如何扩大生产规模、如何提高产气率和使用寿命等问题亟待解决。

同时,生物电解制氢技术在高纯氢气的生产方面仍然需要更多研究。

在这方面,我国相关领域的科学家和技术专家正在积极地进行研究探索,希望能通过技术创新,解决当前生物电解制氢技术面临的难题。

炼厂制氢技术路线选择和成本分析_张炜

炼厂制氢技术路线选择和成本分析_张炜

炼厂制氢技术路线选择和成本分析_张炜制氢是炼厂过程中十分重要的环节之一、传统的制氢方法主要包括热气化法和电解法,但这些方法在成本、能源消耗和环境污染方面存在一些问题。

随着技术的发展,新型的制氢技术逐渐出现并获得广泛应用。

本文将对炼厂制氢技术路线选择和成本进行分析。

首先,关于炼厂制氢技术的选择,目前有几种主要的技术路线可供选择,如天然气蒸气重整、石油蒸汽重整、煤气蒸汽重整、水电解等。

这些技术路线各有优劣,可以根据实际情况和需求进行选择。

天然气蒸气重整技术是最常见的一种制氢方法,它是通过将天然气与水蒸汽在催化剂的作用下进行重整反应制氢。

这种方法具有操作稳定、能源消耗低、氢气纯度高等优点,但也存在一些问题,例如二氧化碳的产生对环境造成的不良影响。

石油蒸汽重整技术是在炼厂中将石油原料与水蒸汽进行反应,通过膨胀催化剂促进氢气的产生。

这种技术具有效率高、氢气质量好等优点,但其成本相对较高,因此在选择时需要进行充分考虑。

煤气蒸汽重整技术是将煤气与水蒸汽反应,以产生氢气。

这种方法的优点在于原料相对较为丰富,成本较低;但是在处理副产物时需要考虑环境污染问题。

水电解技术是通过电解水来制备氢气。

这种技术的优点在于产氢过程中无排放物产生,环保性好。

然而,水电解技术的缺点是能源消耗较大,成本相对较高。

其次,对于炼厂制氢成本的分析。

制氢的成本主要由原料成本、能源成本、设备成本和运营成本等构成。

原料成本主要包括天然气、石油、煤气等原料的购置成本,根据市场价格和供求关系来决定。

能源成本是制氢过程中能源消耗所产生的成本,主要包括电力或燃料消耗的成本,根据能源市场价格和能源效率来决定。

设备成本包括制氢设备的购置成本以及设备维护和更新的成本,根据设备的规模和质量水平来决定。

运营成本主要包括人工成本、管理成本、维护成本等,根据炼厂的规模和管理水平来决定。

综上所述,炼厂制氢技术路线选择和成本分析是制定炼厂制氢策略的重要组成部分。

在选择技术路线时需要充分考虑技术的成熟度、环保性、能源消耗等因素。

简述光催化制氢原理的应用

简述光催化制氢原理的应用

简述光催化制氢原理的应用导言光催化制氢作为一种新型的氢气制备方法,近年来备受关注。

它利用光催化材料吸收光能,催化水的光解反应,产生氢气。

本文将从光催化制氢的原理、应用领域以及前景进行简要阐述。

原理光催化制氢的原理基于光催化材料的光电转化性质,主要通过以下步骤实现:1. 光吸收:光催化材料在外界光源照射下,吸收光能,并激发电子跃迁至导带。

2. 电荷分离:放光过程中,光生电子和空穴被有效地分离并定向传输。

3. 氧化还原反应:激发态的电子和空穴分别参与光生氢和氧的电化学反应,从而制备氢气。

应用领域1. 可再生能源领域光催化制氢技术在可再生能源领域具有广阔的应用前景。

通过利用太阳能等光能源,可以实现对水的可持续光解,进而制备高纯度氢气。

这种方法不仅低碳环保,还可以利用光电转化性质来实现能源的储存和供应。

2. 环境修复领域光催化制氢技术还可以应用于环境修复领域。

光催化材料能够将恶臭气体、污染物等有害物质光解为水和二氧化碳等无害物质。

这种技术对于净化废水、减少大气污染以及改善环境质量具有重要意义。

3. 储能领域由于光催化制氢技术具备能源储存的特性,因此被广泛应用于储能领域。

通过光催化材料的光电转化性质,可以将光能转化为化学能,并将其储存于产生的氢气中。

当能源需求增加时,可以从储存的氢气中释放能量,满足能源需求。

前景光催化制氢技术具有广阔的应用前景。

随着人们对环境友好型能源的需求增加,光催化制氢技术可以作为一种可持续发展的能源制备方法。

在未来,光催化材料的研究和开发将进一步推动该技术的发展,并为清洁能源领域注入新的活力。

结论光催化制氢技术具备广泛的应用领域,包括可再生能源领域、环境修复领域以及储能领域。

随着人们对清洁能源的需求不断增加,光催化制氢技术将发挥重要作用,并为环境保护与可持续发展做出贡献。

相信在科学技术的不断发展下,光催化制氢技术将迎来更加美好的未来。

质子交换膜电解水制氢

质子交换膜电解水制氢

质子交换膜电解水制氢质子交换膜电解水制氢是当前研究的一个热点领域。

相比于传统的水解制氢技术,在能源利用效率、环境友好性等方面具有更多的优点。

本文将从原理、优势及发展前景等角度探讨质子交换膜电解水制氢的相关问题。

质子交换膜电解水制氢的原理是利用电解技术将水分解成氢气和氧气。

在质子交换膜电解水制氢过程中,水分子先被分解成OH-和H+离子,然后质子交换膜将H+离子传递到另一面,与电子结合生成氢气。

整个过程中没有产生任何污染物,因此具有非常好的环境友好性。

相比传统的水解制氢技术,质子交换膜电解水制氢具有明显的优势。

首先,水解制氢技术需要高温高压条件下进行,而质子交换膜电解水制氢只需要常温常压即可;其次,水解制氢会产生大量的CO2和其他排放物,而质子交换膜电解水制氢过程中不会产生任何污染物,因此非常符合当前节能减排的方向;第三,质子交换膜电解水制氢的制氢效率更高,可以达到90%以上,能够更好地满足人们对能源利用效率的需求。

质子交换膜电解水制氢技术的发展前景也非常广阔。

随着能源需求的不断增长和环保意识的普及,人们对新型清洁能源的需求也日益增加。

质子交换膜电解水制氢能够为人们提供更加清洁、便捷、高效的制氢方式,具有非常大的市场前景。

目前,国内外不少企业已经开始进行相关技术的研究和开发,相信不久之后质子交换膜电解水制氢技术将会得以进一步发展并得到广泛应用。

总之,质子交换膜电解水制氢技术是一种非常有前途的清洁能源技术。

它具有比传统水解制氢技术更加优异的能源利用效率、环境友好性和市场前景。

我们期待着未来科技的不断发展和进步,相信质子交换膜电解水制氢技术一定会为人们带来更加美好的生活和更加清洁的环境。

生物质制氢技术的研究现状与展望

生物质制氢技术的研究现状与展望

一、引言在当前全球能源形势严峻的背景下,生物质制氢技术作为一种可持续发展的新型能源技术备受关注。

本文将对生物质制氢技术的研究现状和展望进行深入探讨,帮助读者全面了解这一领域的进展。

二、生物质制氢技术概述生物质是指植物在生长过程中固定的光能,可以通过热化学和生物化学方法转化为燃料、化学品等有机化合物。

生物质制氢技术是利用生物质资源生产氢燃料的技术,其优势在于可再生、低碳排放和资源广泛。

随着能源危机和环境污染问题的日益突出,生物质制氢技术受到了广泛关注。

三、生物质制氢技术的研究现状1. 生物质气化制氢技术生物质气化是将生物质物质在高温条件下进行分解,生成一氧化碳、氢气等气体。

通过气化反应,可将生物质转化为合成气,再通过水煤气变换反应制备氢气。

目前,生物质气化制氢技术在实验室和工业化生产中取得了一定进展。

2. 微生物发酵制氢技术生物质可通过微生物发酵产生氢气,这是一种相对环保的生产方法。

随着生物技术的发展,一些特殊菌株的应用使得生物质发酵制氢技术逐渐成熟。

生物质发酵制氢技术在实验室阶段已取得了较好的效果,但在工业化应用中还存在一定的技术难题。

3. 生物质光解制氢技术生物质光解制氢技术利用太阳能作为能源,将生物质中的水分子分解为氢气和氧气。

这是一种潜在的清洁能源制备方式,其研究目前处于实验室阶段,尚未进行工业化应用。

四、生物质制氢技术的展望生物质制氢技术具有巨大的发展潜力,但在实际应用中仍然存在许多挑战。

首先是生物质资源的可持续供应问题,需要建立可持续的生物质供应链;其次是高效的氢气生产技术,需要进一步提高生产效率和降低成本;最后是氢气的应用技术,需要配套发展氢燃料电池等技术。

个人观点与理解生物质制氢技术是未来能源发展的重要方向,具有可持续发展和环境友好的特点。

我认为,在今后的研究中,应当优先考虑改进氢气生产技术,并加大对生物质资源可持续利用和环境友好性的研究。

需要政府、企业和科研机构的共同努力,推动生物质制氢技术的实际应用和商业化。

制氢主要工艺

制氢主要工艺

制氢主要工艺
一、引言
氢气作为一种清洁、高效的能源,受到了越来越多的关注。

制氢是氢能源应用的基础,因此制氢技术的发展也备受关注。

本文将介绍制氢主要工艺。

二、传统制氢工艺
1. 煤炭气化法
煤炭经过高温和高压下的化学反应,产生合成气,再通过水蒸汽重整反应生成氢气。

2. 氨分解法
在高温下,将氨分解成氮和氢。

3. 液化天然气蒸汽重整法
利用液化天然气中含有的甲烷进行蒸汽重整反应,生成合成气,再通过水蒸汽重整反应生成纯净的氢。

三、新型制氢工艺
1. 电解水法
利用电能将水分解成氧和氢。

2. 生物质发酵法
将生物质经过发酵后产生的甲醇、乙醇等有机物进行催化裂解反应,
生成合成气,再通过水蒸汽重整反应生成纯净的氢。

3. 太阳能光催化法
利用太阳能光催化剂将水分解成氧和氢。

四、制氢工艺的选择
选择制氢工艺需要考虑多方面因素,如成本、效率、环境影响等。

在实际应用中,需要综合考虑多个因素,选择最适合自己的制氢工艺。

五、结论
随着科技的不断发展,新型制氢工艺不断涌现,为氢能源应用提供了更多的选择。

在未来,制氢技术将会继续发展,并为人类创造更加清洁、高效的能源。

制氢技术及利用

制氢技术及利用

制氢技术及利用引言:随着能源危机日益严重和环境污染问题的日益突出,寻找可再生能源已经成为全球关注的焦点。

制氢技术作为一种清洁、可再生的能源技术,受到了广泛关注。

本文将介绍制氢技术的原理、分类以及其在能源、交通和工业领域的利用。

一、制氢技术的原理制氢技术是指将水或其他氢源物质通过化学反应转化为氢气的过程。

常见的制氢技术包括热解、电解和催化剂反应等。

其中,热解是利用高温将水分解成氢气和氧气的过程;电解是利用电能将水分解成氢气和氧气;而催化剂反应是利用催化剂促进水和其他氢源物质的反应生成氢气。

二、制氢技术的分类根据不同的原理和方法,制氢技术可以分为传统制氢技术和新型制氢技术两大类。

1. 传统制氢技术包括热解和电解。

热解技术是利用高温将水分解成氢气和氧气,常用的方法有高温蒸汽热解和焦炭热解。

电解技术是利用电能将水分解成氢气和氧气,常用的方法有碱性电解、酸性电解和固体氧化物电解等。

2. 新型制氢技术包括太阳能制氢技术、生物制氢技术和催化剂反应技术等。

太阳能制氢技术利用太阳能将水分解成氢气和氧气,是一种绿色、可再生的制氢方法。

生物制氢技术利用生物体内的微生物或酶类催化剂来产生氢气,具有环保、高效的特点。

催化剂反应技术则是利用催化剂促进水和其他氢源物质的反应生成氢气,具有高效、低能耗的特点。

三、制氢技术的利用制氢技术在能源、交通和工业领域具有广泛的应用前景。

1. 能源领域:制氢技术可将水和其他氢源物质转化为氢气,作为清洁能源储存和利用。

氢气可以通过燃烧发电、燃料电池等方式转化为电能,为能源供应提供了新的选择。

特别是太阳能制氢技术,可以将太阳光转化为氢气,解决了太阳能发电的间歇性问题,实现了能源的可持续利用。

2. 交通领域:氢燃料电池车是利用氢气与氧气反应产生电能驱动电动机的车辆。

制氢技术可以提供氢气作为燃料,实现车辆的零排放和零污染。

与传统燃油车相比,氢燃料电池车具有能源效率高、续航里程长等优势,是未来交通领域的发展方向之一。

制氢技术的新方法和新途径

制氢技术的新方法和新途径

制氢技术的新方法和新途径随着能源问题的加剧,制氢技术越来越受到人们的关注。

氢气被认为是未来能源的主要来源之一,其能源密度高、无排放、可用性强等特点,使得其具有很大的应用潜力。

传统的制氢方法基本上依赖于化石燃料,如天然气、煤炭等,这些燃料又带来了环境问题。

因此,如何采用更环保、更经济、更高效的方法来生产氢气是近年来制氢技术研究的热点。

1. 生物制造氢气生物制氢是一种能够利用有机废弃物生产氢气的方法。

它基于许多微生物的能力,如细菌和真菌等,它们能够通过发酵过程,产生氢气。

利用生物制造氢气的方法具有很大的潜力,因为这种方法既能够解决废弃物的处理问题,又能够制造有用的能源。

目前,许多研究机构正在开展相关的研究工作,以便完善这种技术,开发更为成熟的生物制氢过程。

这将有助于实现一个更为可持续的制氢技术。

2. 太阳能制氢太阳能制氢是一种应用光能和化学反应制造氢气的方法,这些反应需要用到特定的催化剂。

该方法可以利用太阳能转换为化学能,并将其转化为氢气。

这种方法的优点是它使用了太阳能,这是一种无限而且不断再生的能源。

利用太阳能进行制氢也具有非常高的效率,因此可以将其作为未来清洁能源的备选方案之一。

3. 无碳排放制氢传统的制氢方法会产生大量的二氧化碳排放,这种能源密集型的制氢方法的使用不再符合当今环保的要求。

因此,研究人员也研发出一种新的无碳排放制氢技术,它不会产生二氧化碳,从而使得制氢过程更为环保。

这种方法主要利用电解水来制造氢气,而不使用任何燃料。

这种方法可以纯净地制造氢气,而且还可以在太阳能、风能等可再生能源的帮助下,实现无碳排放的制氢。

结论总之,制氢技术作为一种未来的能源解决方案,是具有巨大的潜力的。

新型的制氢技术的研究,能够帮助我们开发更清洁、更安全的制氢过程。

因此,我们需要不断推进创新,发掘新的方法和途径,以便更好地应对能源危机。

天然气制氢技术研究进展

天然气制氢技术研究进展

天然气制氢技术研究进展随着全球对清洁能源需求的不断增长,氢能作为一种无污染、高效的能源形式,正日益受到人们的。

氢气的制备是氢能利用的关键环节之一,其中天然气制氢技术因具有原料丰富、成本低廉、易于运输等优点而备受。

本文将综述近年来天然气制氢技术的研究现状、关键技术和研究方法,以期为相关领域的研究提供参考。

研究现状天然气制氢技术的主要方法包括蒸汽重整、部分氧化、热分解和自热重整等。

其中,蒸汽重整是最常用的方法,约占总产氢量的70%以上。

该方法是将天然气与水蒸气在高温下反应,生成氢气和二氧化碳。

部分氧化方法是在较低的温度下,通过天然气与氧气不完全燃烧制备氢气。

热分解方法则是将天然气在高温下裂解生成氢气和碳纳米管。

自热重整方法则通过天然气与自身反应,在较低的温度下制备氢气。

每种方法均有其优缺点,需要根据具体应用场景进行选择。

关键技术1:蒸汽重整蒸汽重整是天然气制氢技术的核心,其主要原理是将天然气与水蒸气在高温下进行反应,生成氢气和二氧化碳。

具体流程为:天然气经过预处理后,与水蒸气在加热的催化剂作用下进行反应,生成氢气和二氧化碳,再经过分离提纯得到高纯度氢气。

该方法具有较高的氢气产率和纯度,但能耗较高,且催化剂易受硫、氮等杂质影响。

关键技术2:自热重整自热重整是一种新型的天然气制氢技术,其主要原理是利用天然气与自身反应,在较低的温度下制备氢气。

具体流程为:天然气经过预处理后,进入自热重整反应器,与自身在催化剂作用下进行反应,生成氢气、一氧化碳和碳纳米管。

该方法具有较低的操作温度和较好的能源利用效率,但催化剂易受碳沉积和硫、氮等杂质影响。

研究方法研究天然气制氢技术的主要方法包括文献调研、案例分析、实验研究和数值模拟等。

文献调研可以了解国内外的研究现状和发展趋势;案例分析可以深入剖析不同工艺路线的优缺点和应用场景;实验研究可以探究不同工艺条件下的制氢效果和影响因素;数值模拟可以预测不同操作条件下的制氢性能和优化工艺流程。

aem制氢原理

aem制氢原理

AEM制氢原理导言制氢是一项重要的能源技术,具有广泛的应用前景。

AEM(碱性电解质膜)制氢技术是一种新型的制氢方法,相比传统的碱性电解法有着许多优势。

本文将全面深入地探讨AEM制氢的原理及其应用。

AEM制氢原理介绍传统碱性电解法的局限性传统的碱性电解法采用离子交换膜进行电解反应,但这种方法存在一些局限性。

首先,碱性电解液中所需的氢氧化钠(NaOH)是一种相对高成本的化学品。

其次,传统电解反应中产生的氧气和氢气难以分离纯净。

AEM制氢的优势AEM制氢技术是一种新兴的制氢方法,相对于传统的碱性电解法,具有以下优势:1.低成本:AEM制氢不需要使用昂贵的氢氧化钠,而是使用廉价的碳酸钠(Na2CO3)作为碱性电解液。

2.高选择性:AEM制氢电解过程中可以更有效地分离纯净的氢气和氧气。

3.环境友好:AEM制氢过程中产生的废气几乎不含任何有害物质,对环境污染更小。

4.实用性强:AEM制氢可以灵活应用于小型制氢设备或大型工业级制氢装置。

AEM制氢原理解析反应方程式AEM制氢的主要反应方程式如下:阳极反应: 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-阴极反应: 2OH- → 1/2O2 + H2O + 2e-总反应:H2O → H2 + 1/2O2AEM膜的作用在AEM制氢过程中,AEM膜起着关键的作用。

AEM膜具有较高的离子传导性能,能够使氢离子和氢氧根离子在两侧之间快速传输。

通过AEM膜的选择性传导,使得阳极反应和阴极反应可以同时进行,实现水的电解分解产生氢气和氧气。

电解反应的影响因素AEM制氢的效率和产气速率受多种因素影响,下面是影响AEM制氢效率的一些主要因素:1.电解电压:较低的电解电压可提高AEM制氢效率,但过低的电压可能导致反应速率较慢。

2.电解温度:适当的电解温度可以提高电解反应速率和氢气产率。

3.碱性电解液浓度:适度的电解液浓度可以提高反应速率和产气速率。

4.AEM膜的选择:不同的AEM膜具有不同的离子传导性能和耐碱性能,选择合适的AEM膜对AEM制氢效果起着重要作用。

生物制氢技术的研究和应用

生物制氢技术的研究和应用

生物制氢技术的研究和应用生物制氢技术是利用微生物或植物等生物体代谢过程中所产生的酶去降解有机物,并将其还原成为氢气的技术。

随着化石燃料的使用不断增加,二氧化碳排放和气候变化问题也日益加重,生物制氢技术成为一种环境友好的新型能源技术。

在本文中,我们将探讨生物制氢技术的研究和应用。

一、生物制氢技术的原理和发展历程生物制氢技术是利用微生物代谢作用将有机物质转化为氢气的新型生产氢气方法。

早在上世纪70年代初,日本学者沟口英治发现了产氢细菌Clostridium butyricum的存在和代谢特点并开创了生物制氢研究领域。

20世纪80年代后期,生物制氢技术逐渐进入高峰期,美国、德国、英国等国家相继开始进行生物制氢研究。

这些国家的研究表明,尤其是利用极端嗜热菌制氢的研究成果更加显著。

到了2000年以后,生物制氢技术得到了更大的发展,相关技术在实验室试验和工业应用中都有了一定的进展。

生物制氢技术研究主要包括生物多样性研究、微生物基因工程、转化过程规律研究和分离纯化等方面。

核心技术主要是利用生物制氢反应器的优化设计、自动化控制,以及十分重要的比较环保的氢气提取和纯化技术等。

二、生物制氢技术的应用领域1. 能源领域生物制氢技术的最大的应用领域就是能源领域。

传统的生产氢气方法大多通过煤炭、天然气、电解水等化石燃料来提供能量,存在能源消耗大、环境污染等严重问题。

而生物制氢技术充分利用生物可再生资源,并且在氢气产生过程中不产生二氧化碳等有害气体,具有环保、低碳、绿色等优点。

因此,生物制氢技术有巨大的发展前景,特别是在氢能和新能源汽车等领域。

2. 医药领域除了在能源领域外,生物制氢技术还被广泛应用于医药领域中。

许多生物制氢技术的研究都是从深海、热泉微生物群落中挖掘出来的,这些微生物中的代谢途径和催化酶具有独特的特性,具有很高的生物活性和特异性。

生物制氢技术在医药分离纯化上具有重要的应用价值,可以开发出更多的新型药物,有望成为新一代医药分离纯化工具。

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

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。

高压电解水制氢技术的研究

高压电解水制氢技术的研究

高压电解水制氢技术的研究随着环保意识的加强和能源紧缺的现实问题,氢能作为一种清洁能源备受瞩目。

而高压电解水制氢技术正是当前研究的热点之一。

一、什么是高压电解水制氢技术高压电解水制氢技术是指利用高压水电解器将水分子分解为氢气和氧气,其中氢气被收集用于制作燃料电池。

与传统低压电解水相比,高压电解水制氢技术的效率更高,在能耗、反应速率、设备规模等方面都有更好的表现。

二、高压电解水制氢技术的原理高压电解水技术的关键在于提高电解水的气液质传输速度,在水分子的电化学分解过程中,提高电解质的扩散速率,增强氢气的析出速度,从而提高氧化还原反应的速率,降低过电势,提高电极效率和能源利用率。

三、高压电解水制氢技术的优势相比于低压电解水法,高压电解水法具有明显的优势。

首先,高压电解水法可以提高氢气的纯度和收集效率,使得得到的氢气更加纯净和高效。

其次,高压电解水法可以减少设备的体积,降低投资成本,并且适用范围也更广泛,更具有经济性和实用性。

另外,高压电解水法还可以根据不同的氢气需求进行量身打造,符合应用场景的要求。

四、高压电解水制氢技术的未来发展高压电解水制氢技术作为一种新型的制氢方法,其未来的发展前景十分广阔。

未来将会有更多的研究投入到这个领域,不断探索现有技术的极限和发展方向。

同时,国家政策的支持也将给予这个领域更加广阔的空间和机会,从而助力高压电解水制氢技术的升级和飞速发展。

总之,高压电解水制氢技术的实用性和经济性都是十分可观的。

随着社会对氢能的需求不断升高,高压电解水制氢技术将会被广泛应用,并且在未来不断地得到优化和升级。

我们也要在技术工作者的共同努力下,为实现清洁能源的目标而不断努力。

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氢能被普遍认为是未来的清洁能源,因为它可以直接用于内燃机,或者作为各种燃料电池的燃料来驱动车辆或作为其他用途的电源。

氢气是质子交换膜燃料电池的理想燃料,质子交换膜燃料电池可以在温和条件下高效地(高达83%)将氢的化学能转化为电能,从而作到零排放。

在质子交换膜燃料电池实用化之前,用氢气驱动的内燃机车辆可作为一种实现运输车辆零排放的过渡手段。

作为内燃机车辆的燃料,氢气比汽油有更高的热效率,这是因为它在过剩空气中比汽油燃烧得更完全并且可使用更高的压缩比;此外,它对空气/燃料比有更强的适应能力,因而在频繁的启动和刹车过程中有较高的燃烧效率。

氢气作为内燃机车辆的燃料的另一个重大优点是,它不像汽油那样会产生CO、未燃尽的烃、烟尘、异昧以及温室气体~oz等环境污染物氢气在空气中燃烧生成的少量NO 也可以通过调节空气/燃料比减少到最低限度而使用氢气为燃料的质子交换膜燃料电池汽车则可以实现零排放。

但是,用氢气作燃料也有许多困难,主要是缺乏安全、高效、经济、轻便的储氢技术。

如果以质量为基准,氢气的储能密度很大,但若以体积为基准,其储能密度非常小,必须储存和输送体积庞大的氢气以满足需要。

因此,发展氢能汽车和轻便电源的主要技术关键是能找到安全生产、输送和储存一一定量氢气的技术。

日本新近制订的1993—2020年“新阳光计划”中,一项投资3o 亿美元的能源发电计划的三大内容(高新分解水技术、储氢技术、氢燃料电池发电)就是主要开发安全、廉价的氢的生产和储存技术⋯。

我国也已把“氢能的规模制备、储运及燃料电池相关的基础研究”列为国家“973”重点基础研究发展规划项目。

质子交换膜燃料电池国外发展较快,并已开始走向商业化。

我国自20世纪90年代初加强了该方面的研究工作,并陆续取得了一些进展,北京理工大学、大连化学物理研究所、长春应用化学研究所和清华大学等单位相继研制成氢氧质子交换膜燃料电池电堆,但研究工作主要集中在燃料电池电极制备技术和电堆组装技术等方面,而对氢气的发生和储存技术研究较少。

本文介绍一种由硼氢化钠(NaBH4)水溶液直接生产氢气的简便方法。

该方法安全、有效,且产生的氢气中不含CO,适合于作为质子交换膜燃料电池等装置的氢源。

l 基本原理及装置介绍硼氢化钠是一种强还原剂,广泛用于废水处理、纸张漂白和药物台成等方面。

20世纪5o年代初,Sehlesinger等人发现 2J,在催化剂存在下,硼氢化钠在碱性水溶液中可水解产生氢气和水溶性亚硼酸钠。

反应如下:NaBH4 41120—— 4112 NaBO2△H :一30010/tool (1)如果投有催化剂,反应(1)也能进行,其反应速度与溶液的pH值和温度有关。

根据Kreevoy等人的研究结果,这一速度可由以下经验式计算:lg l/2=pH一(0.034-T一1.92) (2)式中tl/2是NaBH,的半衰期,以d表示;T是绝对温度。

由该式计算的不同pH值和不同温度下的半衰期列于表1。

由表1可见,pH值和温度对反应速度有很大影响,特别以pH值为更甚。

当pH值为8时,即使在常温下,经半分多钟NaBH4就水解掉一半。

因此,平时必须将NaB 溶液保持在强碱性溶液中。

在pH值为l4和室温下,NaBH4的半衰期长达一年以上,对实际应用已经足够。

为了在现场以足够高的速度制备出氢气,可让NaBH4的强碱溶液与催化荆接触。

使用不同的催化荆时,即使在相同的条件下氢气生成速度也不同。

Le.~-L 等人和Kaufman~4 等人研究了钴和镍的硼化物,Brown 5等人研究了一系列金属盐后发现,铑和钉盐能以最快的速度由NaBH,溶液中释放出氢气。

AmendolaL6-等人系统地研究了用离子交换树脂上负载的Ru为催化剂时NaBH,浓度、NaOH浓度和温度对反应速度的影响。

他们发现,阴离子交换树脂比阳离子交换树脂好。

他们用0.25g 5%负载钌催化剂和20%NaBH,+10%NaOH+70%H2O的水溶液,测定了不同温度下产生的气体体积随反应时间的变化得出反应(1)是零级反应的结论。

即反应速度与反应物浓度无关。

反应(1)的速度可以表示为:一4dlNaB地J/dr=dlH2 J/d£= k (3)在固定温度下,k是常数。

在25、35、45和55 下,k的值分别为2.0 X 10~、1.1×10~、6.5X 10~、2.9 X 10~mol/s。

按式(3)计算,每产生1 L氢气需要的时间分别为1 550、690、410和220s。

按55℃下的产氢速度计算,该氢源可为功率27w 的质子交换膜燃料电池供应氢气。

增加催化剂用量可按比例地增加产氢速度按金属计算,每克钉产生的氢气可供应一个2kW 的质子交换膜燃料电池电堆。

钌金属可以反复使用,因为体系中没有使催化剂中毒的物质且反应温度很低。

氢气的生成速度可根据负载的变化进行调节。

当需要氢气时,可将NaB 也溶液喷洒到催化剂上或将催化荆浸投在NaB也溶液中。

控制喷洒到催化荆上NaB 地溶液的量或浸投在NaB也溶液中催化剂的量便可以调节氢气的生成速度。

反应(1)基本上可进行完全。

假设的收率为100%,1L 35%的NaBH,溶液可以产生74e,~。

因此储存5 H2大约需要35%的NaBH,溶液67L。

如果用压力为30MPa的高压容器储存同样质量的,所占体积为187L。

由于储存NaBrI,溶液只需要常压,可用塑料容器,与高压容器相比,质量也轻了很多 35%的NaB也溶液的密度大约为1.05keC'L,可以算出,35%NaB也溶液的储氢效率约为0.0'7k~kg。

反应(1)的其他产物只有NaBO2,它在证l值大于11时主要以可溶性NaB(OH) 形式存在,对环境无害,回收后可直接利用.如用作照相药品、纺织物精整和施浆组分、防腐剂和阻燃剂等。

也可通过已知的一些无机化学反应转化成其他用途更广泛的无机硼化台物,如硼砂和过硼酸钠L7 J。

产品氢物流中还会有一些水蒸气,它的存在对质子交换膜燃料电池是有利的,因为它可以湿润质子交换膜。

产品气中不含对质子交换膜燃料电池有毒害作用的杂质,因而不需要复杂的分离步骤。

反应(1)是一个放热反应,每产生lmol 放出75kJ热量。

而其他氢化物与水反应生成氢的典型反应热为12510/mol 。

因而,反应(1)更安全而且容易控制。

另一方面,在某些情况下可能需要将NaB也溶液适当加温以提高产氢速度,正好可以利用该反应热,无需外加热源。

Amendola 研究组设计出两种实现该反应的方案。

方案1类似于启普发生器。

利用压差将储罐中静止的NaBH,溶液驱人装有催化剂的反应管NaBH,溶液由反应管底部进入,产生的氢气由反应管顶部通过控制阀逸出。

通过控制反应管中氢气的压力可以调节反应管中NaBr~液面高低,从而也就控制了氢气的生成速度。

该方案设备简单(无运动部件),操作方便,安全可靠,成本低廉。

方案2是使用小型机械泵将NaBH4溶液注人装有催化剂的管式反应器,通过控制NaBH4溶液的流速来控制产氢速度。

该方案可对氢气需要量的变化作出快速响应。

Amendoh研究组已制备出两台氢气发生器样机。

一种为35W 的商业氢气/空气质子交换膜燃料电池供给氢气;另一种为lkW 的内燃机供给氢气。

质子交换膜燃料电池配以这种氢气发生器用作汽车动力比充电电池有很大优越性,如一次装料可行驶更长的距离、装料方便、需要的时间短等。

2 NaSH,水溶液直接生产氢气与其他生产氢气方法的比较目前,通过石油、天然气重整和煤的不完全燃烧及变换反应是工业规模制氢的主要路线,但主要是作为化工装置的一部分,如合成氨和甲醇装置。

如何使氢能在其他领域得到有效利用.需要深人研究适合各种情况下的供给一输送一储存一消耗系统,其中储存为重要环节。

近几年,质子交换膜燃料电池发展迅速,并已经取得了一些突破性的进展,有望成为21世纪的重要发电方式。

但目前仍存在诸多亟待解决的问题,如燃料的贮存与供给、高性能三合一电极的制备、电堆的水管理和热管理以及电池成本等。

其中高效的储氢和供氢系统由于对整个系统的比功率起决定作用,近期备受重视。

通常选择燃料电池的燃料氢系统主要从体积、重量、贮氢密度、吸放氢难易程度和安全性等几个方面考虑。

总体上说.适用的氢气储存方法主要有物理和化学法两大类。

物理法有:液氢储存、高压氢气储存、玻璃微球储存、吸附储存等。

化学法有:金属氢化物储存、有机液态氢化物储存、无机物储存、氧化铁吸附储存等。

各种储氢方式比较见表2。

其中,气态贮氢使用方便,但贮氢能力较差,且存在安全性问题;液态贮氢能力较强,适合于大功率质子交换膜燃料电池,目前已经研制出的燃料电池电动汽车的储氢系统均采用该方式,但该方法的缺点是在贮氢过程中能量损耗大,且低温绝热装置较复杂.不适合小功率质子交换膜燃料电池使用;低温吸附贮氢则需要低温.对吸附材料的要求较高,设备也较复杂,同时存在诸如毒化、再充时放热等问题,故不宜用于质子交换膜燃料电池系统中;金属氢化物贮氢体积密度高达150g/L,远大于气态贮氢.也优于液态贮氢,而且不需高压和绝热容器,安全性好,并可获得高纯度氢气,不足之处在于质量贮氢密度略低。

相比较而言,本文所介绍的NaBH4储氢方式不但具有金属氢化物贮氢的优点,而且质量储氢密度大幅度提高,因而更适合于质子交换膜燃料电池。

归纳起来,主要有以下优点:硼氢化钠溶液无可燃性。

储运和使用安全:硼氢化钠溶液在空气中可稳定存在数月;制得的氢气纯度高,不需要纯化过程,可直接作为质子交换膜燃料电池的原料;氢的生成速度容易控制;氢的储存效率高,可达7%(质量分数)或74 L;催化剂和反应产物可以循环使用;在常温甚至0℃下便可以生产氢气;无污染。

当然,尽管该方法制氢具有许多其他方法无可比拟的优点,但作为一种新的制氢工艺还存在一些问题,问题如下。

(1)硼氢化钠的生产目前工业上生产硼氢化钠的工艺最早是由Schl~singer和Brown提出“J.反应式如下:H3B03+3cH3OH— B(ocH3) +3H20 (4)2Na+H2— 2NaH (5)4NaH+B(ocH3)3一NaBH4+3CH3ONa (6)该工艺比较成熟。

但装置普遍较小,在我国只有少量生产,且成本较高。

因此,如何做到硼氢化钠的规模和经济化生产还有许多技术问题需要解决。

(2)副产物r~.B02的回收和利用NAB02可直接利用,也可转化为其他用途更广泛的无机硼化合物,因此不会产生环境污染。

但NAB02的回收技术和经济问题仍需深^探讨。

(3)工艺路线整个工艺路线的可行性,如能效、经济性等问题还需进一步研究3 结语作为一种新的制氢工艺,其优点不言而喻,Ame~ la等也已成功地研制出了两台基于该原理的氢气发生装置,并进行了初步应用,因而是一种很有希望的无污染动力源。

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