清潔能源 氫能 課件

1、氫 能1清潔能源主要內(nèi)容主要內(nèi)容前言氫能發(fā)展史氫的制取氫的儲存與輸運氫的應用氫的安全性2讓我們帶著以下問題走進氫能的世界讓我們帶著以下問題走進氫能的世界氫能氫能氫能的利氫能的利用現(xiàn)狀用現(xiàn)狀氫能的一氫能的一般特性般特性氫能的儲氫能的儲存與運輸存與運輸氫能的氫能的生產(chǎn)生產(chǎn)什么是什么是氫能氫能氫能的氫能的限制限制前言前言二次能源 聯(lián)系一次能源和用戶的中間紐帶，可分為聯(lián)系一次能源和用戶的中間紐帶，可分為 “含能體含能體能源能源” 和和“過程性能源過程性能源”，目前，目前是當前是當前4中國能源一次能源需求 中國中國2005年的一次能源需求總量年的一次能源需求總量 （其它指交通運輸、農(nóng)業(yè)、服務業(yè)及未指明的

2、行業(yè)）（其它指交通運輸、農(nóng)業(yè)、服務業(yè)及未指明的行業(yè)） 前言前言氫能，新的含能體能源 由于目前由于目前，因此汽車，因此汽車等交通工具只能采用等交通工具只能采用這一類這一類“含能體能源含能體能源”。 隨著常規(guī)能源危機的出現(xiàn)，在開發(fā)新的一次能源隨著常規(guī)能源危機的出現(xiàn)，在開發(fā)新的一次能源(如可燃如可燃冰冰)的同時，人們將目光也投向尋求新的的同時，人們將目光也投向尋求新的“含能體能源含能體能源”，。 已有資料表明，如車用燃料使用已有資料表明，如車用燃料使用20% H2 + 80% CH4，尾，尾氣中氣中COx(CO與與CO2)可降低可降低20%、NOx可降低可降低40%。 6為什么氫是永恒的能源？為什么

3、氫是永恒的能源？氫的氫的資源豐富資源豐富 存在形式存在形式氫的氫的來源豐富來源豐富 制取方法制取方法氫是氫是最環(huán)保的能源最環(huán)保的能源 利用低溫燃料電池，由電化學反應將氫轉化為電能和水，利用低溫燃料電池，由電化學反應將氫轉化為電能和水，不排放不排放CO2和和NOx；使用氫燃料內(nèi)燃機，也可顯著減少；使用氫燃料內(nèi)燃機，也可顯著減少污染。污染。氫氣具有氫氣具有可儲存性可儲存性 與電、熱最大的不同與電、熱最大的不同氫的氫的可再生性可再生性 循環(huán)永無止境循環(huán)永無止境氫是氫是“和平和平”能源能源 中東戰(zhàn)爭中東戰(zhàn)爭氫是氫是安全能源安全能源 氫的擴散能力很大，不具毒性及放射性氫的擴散能力很大，不具毒性及放射性7

4、名稱名稱氫氣氫氣甲烷甲烷汽油汽油乙醇乙醇甲醇甲醇燃燒值燃燒值 / kJ kg-1121, 06150, 05444, 46727, 00620, 2548表表3-1 幾種物質的燃燒值幾種物質的燃燒值 燃燒熱值高燃燒熱值高 高于所有化石燃料和生物質燃料高于所有化石燃料和生物質燃料為什么氫是永恒的能源？為什么氫是永恒的能源？燃燒穩(wěn)定性好燃燒穩(wěn)定性好 燃燒充分燃燒充分氫能量轉化的載體氫能量轉化的載體 由于具有上述優(yōu)點，而且目前電能存在由于具有上述優(yōu)點，而且目前電能存在著難以儲存、遠程輸運時損耗大的缺點，著難以儲存、遠程輸運時損耗大的缺點，故在未來能源體系中，故在未來能源體系中，。 9氫能發(fā)展史氫能發(fā)

5、展史發(fā)展期發(fā)展期19701970年，通用汽車公司的技術中心提出年，通用汽車公司的技術中心提出“氫經(jīng)濟氫經(jīng)濟”的概的概念，主要的思路是利用大型核電站的電力電解水制氫。念，主要的思路是利用大型核電站的電力電解水制氫。19741974年，受石油危機的影響和啟迪，一些學者組建了國年，受石油危機的影響和啟迪，一些學者組建了國際氫能協(xié)會際氫能協(xié)會(International Association for (International Association for Hydrogen Energy, IAHE)Hydrogen Energy, IAHE)。IAHEIAHE隨后創(chuàng)辦了隨后創(chuàng)辦了國際氫能雜志國

6、際氫能雜志并舉行了兩年一次的并舉行了兩年一次的世界氫能大會。世界氫能大會。1010氫能發(fā)展史氫能發(fā)展史步入工程探索階段步入工程探索階段二十世紀二十世紀8080年代，德國認真地提出年代，德國認真地提出HYSOLARHYSOLAR計劃，它是計劃，它是德國德國/ /沙特在阿拉伯半島的項目，計劃用沙漠地帶的太沙特在阿拉伯半島的項目，計劃用沙漠地帶的太陽能制氫。改項目已經(jīng)過實驗示范了太陽發(fā)電和電解陽能制氫。改項目已經(jīng)過實驗示范了太陽發(fā)電和電解的直接結合，示范功率達到的直接結合，示范功率達到350kW350kW。德國還考慮利用加拿大廉價的水電就地電解水制氫，德國還考慮利用加拿大廉價的水電就地電解水制氫，液

7、化后用船運輸液氫到歐洲。液化后用船運輸液氫到歐洲。11氫能發(fā)展史氫能發(fā)展史為科學家認可為科學家認可近年來燃料電池技術近年來燃料電池技術低溫的質子交換膜燃料電池和高低溫的質子交換膜燃料電池和高溫的固體氧化物燃料電池溫的固體氧化物燃料電池發(fā)展迅速，被廣泛認為將成發(fā)展迅速，被廣泛認為將成為未來人類社會中主要的動力來源，尤其是用于發(fā)電和為未來人類社會中主要的動力來源，尤其是用于發(fā)電和交通工具方面交通工具方面而燃料電池最適宜的燃料就是氫。因此，科學家們預測，而燃料電池最適宜的燃料就是氫。因此，科學家們預測，1221世紀將是世紀將是“氫經(jīng)濟氫經(jīng)濟(Hydrogen economy)”時代時代 13一次能源

8、一次能源 二次能源二次能源 最終用戶最終用戶 太陽能太陽能風能風能海洋能海洋能地熱能地熱能汽車、飛機、汽車、飛機、船舶船舶電電 力力氫氫 氣氣工業(yè)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、民生民生制氫制氫發(fā)電發(fā)電燃料電池燃料電池電解水電解水圖3-1 設想中的21世紀能源結構體系美國能源部美國能源部 Hydrogen Posture Plan第一階段第一階段(Phase I)(Phase I)為相關技術的研發(fā)階段，并在此基礎上為相關技術的研發(fā)階段，并在此基礎上做出是否商業(yè)化的決策，此階段中政府將起到主導作用做出是否商業(yè)化的決策，此階段中政府將起到主導作用; ;在第二階段在第二階段(Phase II)(Phase II

9、)，氫能初步進入市場，便攜式電源和，氫能初步進入市場，便攜式電源和固定固定/ /運輸系統(tǒng)開始實現(xiàn)商業(yè)化，并在國家政策的引導下開運輸系統(tǒng)開始實現(xiàn)商業(yè)化，并在國家政策的引導下開始與氫能相關的基礎建設投資；始與氫能相關的基礎建設投資；進入第三階段進入第三階段(Phase III)(Phase III)后，氫能源和運輸系統(tǒng)實用化，后，氫能源和運輸系統(tǒng)實用化，市場和基建投資規(guī)模不斷擴大；市場和基建投資規(guī)模不斷擴大；第四階段第四階段(Phase IV)(Phase IV)為市場與基礎建設均已完善的階段，氫為市場與基礎建設均已完善的階段，氫能源和運輸系統(tǒng)廣泛應用于各個領域，完全實現(xiàn)能源和運輸系統(tǒng)廣泛應用于各

10、個領域，完全實現(xiàn)“氫經(jīng)濟氫經(jīng)濟”。 14其它已開展的大規(guī)模氫能開發(fā)項目冰島于冰島于19991999年在其首都雷克雅未克啟動了年在其首都雷克雅未克啟動了“生態(tài)城市生態(tài)城市交通系統(tǒng)交通系統(tǒng)”(Ecological City Transport System, (Ecological City Transport System, ECTOS)ECTOS)計劃，并為此專門成立了冰島新能源公司計劃，并為此專門成立了冰島新能源公司(Icelandic New Energy Ltd.)(Icelandic New Energy Ltd.)負責實施該計劃其負責實施該計劃其。由于目前冰島所使用的能源主要來自地熱

11、和水力發(fā)電，由于目前冰島所使用的能源主要來自地熱和水力發(fā)電，因此主要采用電解水技術因此主要采用電解水技術( (在加氫站就地在加氫站就地) )制氫，以燃制氫，以燃料電池作為主要動力設備。料電池作為主要動力設備。 15現(xiàn)狀與展望現(xiàn)狀與展望目前全世界每年約生產(chǎn)目前全世界每年約生產(chǎn)5 5101012 12 NmNm3 3氫氣，主要氫氣，主要用于化學工業(yè)，尤以合成氨和石油加工工業(yè)的用于化學工業(yè)，尤以合成氨和石油加工工業(yè)的用量最大。用量最大。90%90%以上的氫氣是以石油、天然氣以上的氫氣是以石油、天然氣和煤為原料制取的，北美和煤為原料制取的，北美9595的氫氣產(chǎn)量來自的氫氣產(chǎn)量來自天然氣蒸汽重整。天然氣

12、蒸汽重整。16現(xiàn)狀與展望現(xiàn)狀與展望主要原因是氫能的大規(guī)模利用離不開大量廉價氫主要原因是氫能的大規(guī)模利用離不開大量廉價氫的獲得和安全、高效的氫氣儲存與輸送技術，以的獲得和安全、高效的氫氣儲存與輸送技術，以及應用技術的開發(fā)。而現(xiàn)階段的科技水平與這些及應用技術的開發(fā)。而現(xiàn)階段的科技水平與這些條件相比尚存在一定差距，急需解決很多技術方條件相比尚存在一定差距，急需解決很多技術方面的難題。面的難題。17現(xiàn)狀與展望現(xiàn)狀與展望譬如，就目前而言，只有通過礦物燃料譬如，就目前而言，只有通過礦物燃料( (主要是天主要是天然氣然氣) )重整技術才能獲得相對廉價的氫，并非長遠重整技術才能獲得相對廉價的氫，并非長遠之計，

13、因而，能否開發(fā)其他真正可持續(xù)發(fā)展的、之計，因而，能否開發(fā)其他真正可持續(xù)發(fā)展的、大規(guī)模的廉價制氫技術大規(guī)模的廉價制氫技術將成為將成為“氫經(jīng)濟氫經(jīng)濟”能否最能否最終實現(xiàn)的終實現(xiàn)的；另外，氫氣以何種方式；另外，氫氣以何種方式儲存儲存及輸送及輸送最經(jīng)濟、最合理也是最經(jīng)濟、最合理也是的問題的問題 。18outline1 1 氫的制取氫的制取2 2 氫的儲存與輸運氫的儲存與輸運3 3 氫的應用氫的應用4 4 氫的安全性氫的安全性191 1 氫的制取氫的制取1.1 1.1 化石燃料制氫化石燃料制氫1.2 1.2 電解水制氫電解水制氫（其它發(fā)展中的技術：生物及生物質制氫，太陽（其它發(fā)展中的技術：生物及生物質制

14、氫，太陽能光解水制氫，熱化學分解水制氫）能光解水制氫，熱化學分解水制氫）1.3 1.3 氫氣提純氫氣提純201.1 1.1 化石燃料制氫化石燃料制氫1.1.1 1.1.1 天然氣制氫天然氣制氫1.1.2 1.1.2 煤氣化制氫煤氣化制氫21在在“氫經(jīng)濟氫經(jīng)濟”的的，氫主要從礦物燃料中獲得，氫主要從礦物燃料中獲得1.1.1 1.1.1 天然氣制氫天然氣制氫天然氣制氫甲烷蒸氣重整絕熱預重整部分氧化自熱重整223.1.1 化石燃料制氫技術化石燃料制氫技術（1 1）甲烷蒸氣重整的原理反應）甲烷蒸氣重整的原理反應(SMR)主要反應為：主要反應為：CH4 + H2O = CO + 3H2 H = + 49

15、 kcalmol反應：反應： CO + H2O = CO2 + H2 H = - 10 kcalmol隨著反應的進行，隨著反應的進行，2，因此會發(fā)生，因此會發(fā)生下面的反應：下面的反應： CH4 + CO2 = 2CO + 2H2 H = + 59 kcalmol上述反應均需催化劑的存在，最常用的催化劑是上述反應均需催化劑的存在，最常用的催化劑是Ni。23（3 3）部分氧化的原理反應）部分氧化的原理反應甲烷可在氧氣中甲烷可在氧氣中生成生成合成氣合成氣(水煤氣水煤氣) ： CH4 + 1/2 O2 = CO + 2H2 H = - 9 kcalmol此反應使用或不使用催化劑均可此反應使用或不使用催

16、化劑均可24（4 4）自熱重整的原理反應）自熱重整的原理反應自熱重整自熱重整(Autothermal reformingATR)是在氧氣內(nèi)部燃燒的反應是在氧氣內(nèi)部燃燒的反應器內(nèi)完成全部烴類物質轉化反應的過程。器內(nèi)完成全部烴類物質轉化反應的過程。ATR反應是結合反應是結合SMR和和POX的一種新方法，最早出現(xiàn)于的一種新方法，最早出現(xiàn)于1970年代。如上所述，年代。如上所述，POX是個放熱反應，是個放熱反應，ATR法是將法是將POX反應放出的熱量提供給反應放出的熱量提供給SMR，既可限制反應器內(nèi)的最高溫度又可降低能耗。既可限制反應器內(nèi)的最高溫度又可降低能耗。 25CH4 + H2O = CO +

17、3H2 H = + 49 kcalmolCH4 + 1/2 O2 = CO + 2H2 H = - 9 kcalmol自熱重整自熱重整(ATR)反應：反應：CH4 + xO2 + (22x) H2O = CO2 + (42x) H21.1.2 1.1.2 煤氣化煤氣化 所謂煤氣化，是指煤與氣化劑在一定的溫度、所謂煤氣化，是指煤與氣化劑在一定的溫度、壓力等條件下發(fā)生化學反應而轉化為煤氣的工壓力等條件下發(fā)生化學反應而轉化為煤氣的工藝過程。藝過程。煤氣化技術按氣化前煤炭是否經(jīng)過開采而分為煤氣化技術按氣化前煤炭是否經(jīng)過開采而分為地面氣化技術地面氣化技術( (即將煤放在氣化爐內(nèi)氣化即將煤放在氣化爐內(nèi)氣化

18、) )和地和地下氣化技術下氣化技術( (即讓煤直接在地下煤層中氣化即讓煤直接在地下煤層中氣化) )。 26煤氣化的重要意義煤氣化的重要意義煤氣化制氫曾經(jīng)是主要的制氫方法，隨著煤氣化制氫曾經(jīng)是主要的制氫方法，隨著，特別是天然氣蒸汽重整制氫技術的出現(xiàn)，特別是天然氣蒸汽重整制氫技術的出現(xiàn)，。但對但對來說，來說，豐富豐富( (我國是世界上少數(shù)以煤我國是世界上少數(shù)以煤炭為主的國家之一，炭為主的國家之一，19971997年我國的煤炭消費占一次能源年我國的煤炭消費占一次能源的的73.5%73.5%。到。到2030203020502050年，煤在我國一次能源消費中年，煤在我國一次能源消費中仍將占仍將占50%5

19、0%以上以上) )，價格相對低廉，而天然氣價格較高，價格相對低廉，而天然氣價格較高，資源儲量并不大，資源儲量并不大，。27(1) (1) 煤地面氣化技術煤地面氣化技術28煤煤氣化氣化煤氣凈化煤氣凈化H2提純提純CO變換變換H2產(chǎn)品產(chǎn)品氣化劑氣化劑灰渣灰渣副產(chǎn)品硫副產(chǎn)品硫尾氣尾氣水蒸汽水蒸汽副產(chǎn)副產(chǎn)CO2煤氣化制氫技術工藝流程煤氣化制氫技術工藝流程 (1) (1) 煤地面氣化技術煤地面氣化技術煤氣化制氫主要包括三個過程，即煤氣化制氫主要包括三個過程，即。造氣反應方程式為：造氣反應方程式為：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H= +131.2 kJ/mol水煤氣轉化反應方程式為：水煤氣

20、轉化反應方程式為：CO + H2O = CO2 + H2 H = - 41.8 kJ/mol煤氣化反應是一個吸熱反應，反應所需熱量由碳的氧化煤氣化反應是一個吸熱反應，反應所需熱量由碳的氧化反應提供。反應提供。 29(2) (2) 煤地下氣化技術煤地下氣化技術煤炭地下氣化，就是將地下處于自然狀態(tài)下的煤進行有控煤炭地下氣化，就是將地下處于自然狀態(tài)下的煤進行有控制的燃燒，通過對煤的熱作用及化學作用產(chǎn)生可燃氣體，制的燃燒，通過對煤的熱作用及化學作用產(chǎn)生可燃氣體，這一過程在地下氣化爐的氣化通道中由這一過程在地下氣化爐的氣化通道中由3 3個反應區(qū)域個反應區(qū)域( (氧化氧化區(qū)、還原區(qū)和干餾干燥區(qū)區(qū)、還原區(qū)和

21、干餾干燥區(qū)) )來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。煤的地下氣化技術同樣被認為是實現(xiàn)大規(guī)模制氫的候選技煤的地下氣化技術同樣被認為是實現(xiàn)大規(guī)模制氫的候選技術之一。術之一。30 煤炭地下氣化原理圖煤炭地下氣化原理圖 1.2 1.2 電解水制氫電解水制氫 業(yè)已發(fā)展成熟的制氫方法很多，但在可開發(fā)性方面，卻業(yè)已發(fā)展成熟的制氫方法很多，但在可開發(fā)性方面，卻尚未發(fā)現(xiàn)比水電解法更為優(yōu)越的方法，因而電解水制氫尚未發(fā)現(xiàn)比水電解法更為優(yōu)越的方法，因而電解水制氫是最有應用前景的一種方法，它具有產(chǎn)品純度高、操作是最有應用前景的一種方法，它具有產(chǎn)品純度高、操作簡便、無污染、可循環(huán)利用等優(yōu)點。簡便、無污染、可循環(huán)利用等優(yōu)點。傳統(tǒng)的電解水制氫技

22、術已經(jīng)商業(yè)化傳統(tǒng)的電解水制氫技術已經(jīng)商業(yè)化80余年，但其現(xiàn)狀仍余年，但其現(xiàn)狀仍很不令人滿意。很不令人滿意。2002年全球氫氣年產(chǎn)量約為年全球氫氣年產(chǎn)量約為4.1107 t，而采用電解水方法獲得的氫氣不超過而采用電解水方法獲得的氫氣不超過5%。 32就目前而言，以堿液為介質、采用加壓、高溫方法電解就目前而言，以堿液為介質、采用加壓、高溫方法電解水制氫是已經(jīng)發(fā)展得比較成熟的一種操作簡單、可以大水制氫是已經(jīng)發(fā)展得比較成熟的一種操作簡單、可以大規(guī)模制氫的方法，但該法所制氫氣僅占全球氫氣總產(chǎn)量規(guī)模制氫的方法，但該法所制氫氣僅占全球氫氣總產(chǎn)量的的14%。電解水制氫存在的最大問題是槽電壓過高，導致電能消電解

23、水制氫存在的最大問題是槽電壓過高，導致電能消耗增大，進而導致成本增加，這也是目前該技術無法與耗增大，進而導致成本增加，這也是目前該技術無法與化石燃料制氫技術競爭的主要原因?；剂现茪浼夹g競爭的主要原因。 水電解制氫目前主要包括三種方法，分別是水電解制氫目前主要包括三種方法，分別是堿性水溶液堿性水溶液電解、固體聚合物電解質水電解和高溫水蒸氣電解電解、固體聚合物電解質水電解和高溫水蒸氣電解。 33電解水制氫的方法電解水制氫的方法1.3 1.3 氫氣提純氫氣提純無論采用何種原料制備氫氣，都只能得到含氫的混合氣，無論采用何種原料制備氫氣，都只能得到含氫的混合氣，需要進一步提純和精制，以得到高純氫。需

24、要進一步提純和精制，以得到高純氫。氫氣提純方法較多，但有些方法不適宜用來制備高純氫，氫氣提純方法較多，但有些方法不適宜用來制備高純氫，如膜分離法，所得產(chǎn)品純度低，無法達到高純氫純度要求。如膜分離法，所得產(chǎn)品純度低，無法達到高純氫純度要求。一些常用的氫氣提純精制方法，如冷凝法、低溫吸收法，一些常用的氫氣提純精制方法，如冷凝法、低溫吸收法，單獨使用時凈化所得產(chǎn)品難以達到要求。單獨使用時凈化所得產(chǎn)品難以達到要求。目前，用于精制高純氫的方法主要有：冷凝低溫吸附法、目前，用于精制高純氫的方法主要有：冷凝低溫吸附法、低溫吸收吸附法、變壓吸附法、鈀膜擴散法、金屬氫化低溫吸收吸附法、變壓吸附法、鈀膜擴散法、金

25、屬氫化物法以及這些方法的聯(lián)合使用。物法以及這些方法的聯(lián)合使用。 341.3.1 1.3.1 冷凝低溫吸附法冷凝低溫吸附法 純化分兩步進行：首先，采用低溫冷凝法進行預處純化分兩步進行：首先，采用低溫冷凝法進行預處理，除去雜質水和二氧化碳等，需在不同溫度下進理，除去雜質水和二氧化碳等，需在不同溫度下進行二次或多次冷凝分離。再采用低溫吸附法精制，行二次或多次冷凝分離。再采用低溫吸附法精制，經(jīng)預冷后的氫進入吸附塔，在液氮蒸發(fā)溫度經(jīng)預冷后的氫進入吸附塔，在液氮蒸發(fā)溫度(-196)(-196)下，用吸附劑除去各種雜質。如可用活性氧化鋁進下，用吸附劑除去各種雜質。如可用活性氧化鋁進一步除去微量水，分子篩吸附

26、除一步除去微量水，分子篩吸附除O O2 2，除，除N N2 2，硅膠除，硅膠除COCO、N N2 2、ArAr，活性炭除，活性炭除CHCH4 4等等。吸附劑用加熱等等。吸附劑用加熱H H2 2再生。再生。工藝多采用兩個吸附塔交替操作。凈化后工藝多采用兩個吸附塔交替操作。凈化后H H2 2純度達純度達99.99999.99999.9999%99.9999%。 351.3.2 1.3.2 低溫吸收低溫吸收吸附法吸附法 純化仍需分兩步進行：首先，根據(jù)原料氫中雜質的種類，純化仍需分兩步進行：首先，根據(jù)原料氫中雜質的種類，選用適宜的吸收劑，如甲烷、丙烷、乙烯、丙烯等，在選用適宜的吸收劑，如甲烷、丙烷、乙

27、烯、丙烯等，在低溫下循環(huán)吸收和解吸氫中雜質。例如可用液體甲烷在低溫下循環(huán)吸收和解吸氫中雜質。例如可用液體甲烷在低溫下吸收低溫下吸收COCO等雜質，然后用丙烷吸收其中的等雜質，然后用丙烷吸收其中的CHCH4 4，可，可得到得到99.99%99.99%的的H H2 2。然后，再經(jīng)低溫吸附法，用吸附劑除。然后，再經(jīng)低溫吸附法，用吸附劑除去其中微量雜質，制得純度為去其中微量雜質，制得純度為99.99999.99999.9999%99.9999%的高純的高純氫。氫。 361.3.3 1.3.3 變壓吸附法變壓吸附法(PSA(PSA法法) ) 變壓吸附是利用氣體組分在吸附劑上吸附特性的差異變壓吸附是利用氣

28、體組分在吸附劑上吸附特性的差異以及吸附量隨壓力變化的原理，通過周期性的壓力變以及吸附量隨壓力變化的原理，通過周期性的壓力變化過程實現(xiàn)氣體的分離?；^程實現(xiàn)氣體的分離。由于由于PSAPSA技術具有能耗低，產(chǎn)品純度高，工藝流程簡單，技術具有能耗低，產(chǎn)品純度高，工藝流程簡單，預處理要求低，操作方便、可靠，自動化程度高等優(yōu)預處理要求低，操作方便、可靠，自動化程度高等優(yōu)點，在氣體分離領域得到廣泛使用。點，在氣體分離領域得到廣泛使用。PSAPSA法制氫，可用各種氣源為原料，技術已經(jīng)十分成熟，法制氫，可用各種氣源為原料，技術已經(jīng)十分成熟，產(chǎn)品純度可以在產(chǎn)品純度可以在999999.999%99.999%范圍內(nèi)

29、靈活調節(jié)。范圍內(nèi)靈活調節(jié)。 371.3.4 1.3.4 鈀膜擴散法鈀膜擴散法 利用鈀合金膜在一定溫度利用鈀合金膜在一定溫度(400(400500)500)，只能使，只能使H H2 2透過，透過，其它雜質氣體不能滲透的特性，使其它雜質氣體不能滲透的特性，使H H2 2得到純化。得到純化。這種方法對原料氣中這種方法對原料氣中O O2 2和水的要求很高。和水的要求很高。O O2 2在鈀合金膜會在鈀合金膜會產(chǎn)生氫氧催化反應而造成鈀合金局部過熱，水又會使鈀產(chǎn)生氫氧催化反應而造成鈀合金局部過熱，水又會使鈀合金發(fā)生氧化中毒。所以，原料氣需先透過預純化器除合金發(fā)生氧化中毒。所以，原料氣需先透過預純化器除去去O

30、 O2 2和水，再經(jīng)過濾器除塵后，才能送入鈀合金擴散室和水，再經(jīng)過濾器除塵后，才能送入鈀合金擴散室純化，得到純化，得到H H2 2的純度可達的純度可達99.9999%99.9999%。但鈀膜擴散法提純。但鈀膜擴散法提純技術僅適用于小規(guī)模生產(chǎn)。技術僅適用于小規(guī)模生產(chǎn)。 381.3.5 1.3.5 金屬氫化物分離法金屬氫化物分離法 金屬氫化物精制和貯存氫是一項新技術，正在研究和發(fā)展金屬氫化物精制和貯存氫是一項新技術，正在研究和發(fā)展中。利用貯氫合金對氫進行選擇性化學吸收，生成金屬氫中。利用貯氫合金對氫進行選擇性化學吸收，生成金屬氫化物，氫中雜質則濃縮于氫化物之外隨廢氫排出，氫化物化物，氫中雜質則濃縮

31、于氫化物之外隨廢氫排出，氫化物再發(fā)生分解反應放出氫，使氫得到純化。氫氣進入氫合金再發(fā)生分解反應放出氫，使氫得到純化。氫氣進入氫合金純化器之前通常需先進行預處理，以除去大部分純化器之前通常需先進行預處理，以除去大部分O O2 2、COCO、H H2 2O O等雜質。純化裝置通常由數(shù)個純化器聯(lián)合操作，連續(xù)等雜質。純化裝置通常由數(shù)個純化器聯(lián)合操作，連續(xù)得到高純氫，純度可達得到高純氫，純度可達99.9999%99.9999%以上。以上。金屬氫化物在反復吸氫、放氫過程中會逐漸粉化，因此還金屬氫化物在反復吸氫、放氫過程中會逐漸粉化，因此還必須在生產(chǎn)裝置終端裝有高效過濾器以除去粉塵。必須在生產(chǎn)裝置終端裝有高

32、效過濾器以除去粉塵。 392 2 氫的儲存與輸運氫的儲存與輸運氫能的儲存與輸運是氫能應用的前提。氫能的儲存與輸運是氫能應用的前提。但氫氣無論以氣態(tài)還是液態(tài)形式存在，密度都非常低，但氫氣無論以氣態(tài)還是液態(tài)形式存在，密度都非常低，氣態(tài)時為氣態(tài)時為0.08988 g L0.08988 g L-1-1( (約為空氣的約為空氣的7%)7%)，液態(tài)，液態(tài)(-253)(-253)時為時為70.8 g L70.8 g L-1-1( (約為水的約為水的7%)7%)。4041燃燃 料料氣態(tài)氣態(tài)(20、1 atm)液態(tài)液態(tài)(沸點、沸點、1 atm)絕對值絕對值 / kg m-3相對于氫相對于氫絕對值絕對值 / kg

33、 m-3相對于氫相對于氫氫氫 氣氣0.091.0070.81.0甲甲 烷烷0.658.13422.86.0汽汽 油油4.455.0700.09.9幾種常用燃料的氣態(tài)和液態(tài)下的密度幾種常用燃料的氣態(tài)和液態(tài)下的密度 氫在一般條件下以氣態(tài)形式存在，且易燃氫在一般條件下以氣態(tài)形式存在，且易燃(4-75%)(4-75%)、易爆、易爆(15-(15-59%)59%)，這就為儲存和運輸帶來了很大的困難。當氫作為一種燃，這就為儲存和運輸帶來了很大的困難。當氫作為一種燃料時，必然具有分散性和間歇性使用的特點，因此必須解決儲料時，必然具有分散性和間歇性使用的特點，因此必須解決儲存和運輸問題。儲氫和輸氫技術要求能量

34、密度大存和運輸問題。儲氫和輸氫技術要求能量密度大( (包含單位體包含單位體積和質量儲存的氫含量大積和質量儲存的氫含量大) )、能耗少、安全性高。、能耗少、安全性高。當作為車載燃料使用當作為車載燃料使用( (如燃料電池動力汽車如燃料電池動力汽車) )時，應符合車載狀時，應符合車載狀況所需要求。一般來說，汽車行駛況所需要求。一般來說，汽車行駛400 km400 km需消耗汽油需消耗汽油24 kg24 kg，而以氫氣為燃料則只需要而以氫氣為燃料則只需要8 kg(8 kg(內(nèi)燃機，效率內(nèi)燃機，效率25%)25%)或或4 kg(4 kg(燃料燃料電池，效率電池，效率50-60%)50-60%)。 422

35、.1 氫氣儲存和輸運中的考慮氫氣儲存和輸運中的考慮總體說來，氫氣儲存可分為總體說來，氫氣儲存可分為物理法和化學法物理法和化學法兩大類。物理儲存兩大類。物理儲存方法主要包括液氫儲存、高壓氫氣儲存、活性炭吸附儲存、碳方法主要包括液氫儲存、高壓氫氣儲存、活性炭吸附儲存、碳纖維和碳納米管儲存、玻璃微球儲存、地下巖洞儲存等?；瘜W纖維和碳納米管儲存、玻璃微球儲存、地下巖洞儲存等?；瘜W儲存方法有金屬氫化物儲存、有機液態(tài)氫化物儲存、無機物儲儲存方法有金屬氫化物儲存、有機液態(tài)氫化物儲存、無機物儲存、鐵磁性材料儲存等。存、鐵磁性材料儲存等。氫氣的輸運與氫氣儲存技術的發(fā)展息息相關，目前氫氣的運輸氫氣的輸運與氫氣儲存

36、技術的發(fā)展息息相關，目前氫氣的運輸方式主要包括壓縮氫氣和液氫兩種，金屬氫化物儲氫、配位氫方式主要包括壓縮氫氣和液氫兩種，金屬氫化物儲氫、配位氫化物儲氫等技術尚有待成熟?；飪涞燃夹g尚有待成熟。432.2 氫氣的儲存和輸運方法氫氣的儲存和輸運方法44 Linde水冷液氫儲罐實際產(chǎn)品及裝配汽車照片水冷液氫儲罐實際產(chǎn)品及裝配汽車照片 注：該裝置一次可儲氫注：該裝置一次可儲氫3.1 kg3.1 kg，裝配于，裝配于GMGM的的HydroGen3HydroGen3汽車上，行駛里程汽車上，行駛里程為為170170英里。英里。 45美國美國QUANTUM公司開發(fā)的第公司開發(fā)的第4類車用壓力儲氫裝置類車用壓

37、力儲氫裝置 2.3 2.3 金屬氫化物儲氫金屬氫化物儲氫把氫以金屬氫化物的形式儲存在合金中，是近把氫以金屬氫化物的形式儲存在合金中，是近3030年來新發(fā)展的年來新發(fā)展的技術。技術。原則上說，這類合金大都屬于金屬間化合物，制備方法一直沿原則上說，這類合金大都屬于金屬間化合物，制備方法一直沿用制造普通合金的技術。這類技術有一種特性，當把它們在一用制造普通合金的技術。這類技術有一種特性，當把它們在一定溫度和壓力下曝置在氫氣氛中時，就可以吸收大量的氫氣，定溫度和壓力下曝置在氫氣氛中時，就可以吸收大量的氫氣，生成金屬氫化物。生成的金屬氫化物加熱后釋放出氫氣，利用生成金屬氫化物。生成的金屬氫化物加熱后釋放

38、出氫氣，利用這一特性就可以有效地儲氫。這一特性就可以有效地儲氫。金屬氫化物儲氫比液氫和高壓氫安全，并且有很高的儲存容量。金屬氫化物儲氫比液氫和高壓氫安全，并且有很高的儲存容量。但由于成本問題，金屬氫化物儲氫僅適用于少量氣體儲存。但由于成本問題，金屬氫化物儲氫僅適用于少量氣體儲存。 46注：由表可見，有些金屬氫化物的儲氫密度是標準狀態(tài)下氫氣的注：由表可見，有些金屬氫化物的儲氫密度是標準狀態(tài)下氫氣的1,0001,000倍，與液氫相當，甚至超過液氫。倍，與液氫相當，甚至超過液氫。 儲氫介質儲氫介質氫原子密度氫原子密度/1022個個 cm3儲氫儲氫相對密度相對密度含氫量含氫量(質量分數(shù)質量分數(shù))/%標

39、態(tài)下的氫氣標態(tài)下的氫氣0.00541100氫氣鋼瓶氫氣鋼瓶(15 MPa)0.81150100-253液氫液氫4.2778100LaNi5H66.21,1481.37FeTiH1.955.71,0561.85MgNiH45.61,0373.6MgH26.61,2227.65某些金屬氫化物的儲氫能力某些金屬氫化物的儲氫能力 2.4 2.4 氫的輸運氫的輸運壓縮氫氣的運輸壓縮氫氣的運輸壓縮氫氣可采用高壓氣瓶、拖車或管道輸送，氣瓶壓縮氫氣可采用高壓氣瓶、拖車或管道輸送，氣瓶和管道的材質可直接使用鋼材。和管道的材質可直接使用鋼材。現(xiàn)有天然氣管道可以被改裝成輸氫管道，但需要采現(xiàn)有天然氣管道可以被改裝成輸

40、氫管道，但需要采取措施預防取措施預防氫脆所帶來的腐蝕問題氫脆所帶來的腐蝕問題。 482.4 2.4 氫的輸運氫的輸運運輸液態(tài)氫氣最大的優(yōu)點是能量密度高運輸液態(tài)氫氣最大的優(yōu)點是能量密度高(1輛拖車運載的液氫相輛拖車運載的液氫相當于當于20輛拖車運輸?shù)膲嚎s氫氣輛拖車運輸?shù)膲嚎s氫氣)，適合于遠距離運輸，適合于遠距離運輸(在不適合在不適合鋪設管道的情況下鋪設管道的情況下)。若氫氣產(chǎn)量達到若氫氣產(chǎn)量達到450 kg h-1、儲存時間為、儲存時間為1天、運輸距離超過天、運輸距離超過160 km，則采用液氫的方式運輸成本最低，金屬氫化物運輸方式也，則采用液氫的方式運輸成本最低，金屬氫化物運輸方式也很有競爭力

41、。很有競爭力。但運輸距離若達到但運輸距離若達到1,600 km，液氫運輸?shù)某杀究杀冉饘贇浠?，液氫運輸?shù)某杀究杀冉饘贇浠锏偷?倍，比壓縮氫氣低倍，比壓縮氫氣低7倍。倍。493 3 氫的應用氫的應用氫在燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)中的應用氫在燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)中的應用氫在內(nèi)燃機中的應用氫在內(nèi)燃機中的應用氫在燃料電池中的應用氫在燃料電池中的應用50目前氫氣的主要用途是在石化、冶金等工業(yè)中作為重要原料，目前氫氣的主要用途是在石化、冶金等工業(yè)中作為重要原料，此外此外Ni-MH電池在手機、筆記本電腦、電動車方面也獲得了廣電池在手機、筆記本電腦、電動車方面也獲得了廣泛的應用。泛的應用。對于未來的對于未來的“氫經(jīng)濟氫經(jīng)

42、濟”而言，氫的應用技術主要包括：燃料電而言，氫的應用技術主要包括：燃料電池、燃氣輪機池、燃氣輪機(蒸汽輪機蒸汽輪機)發(fā)電、內(nèi)燃機和火箭發(fā)動機。發(fā)電、內(nèi)燃機和火箭發(fā)動機。普遍認為，燃料電池是未來人類社會最主要的發(fā)電及動力設備。普遍認為，燃料電池是未來人類社會最主要的發(fā)電及動力設備。 513.1 氫的應用概述氫的應用概述氫能的利用氫能的利用氫能的利用氫能的利用航天飛機的高壓補燃氫/氧發(fā)動機氫氣發(fā)動機寶馬氫能源12缸發(fā)動機 氫氣發(fā)動機寶馬氫能源12缸發(fā)動機 氫氣發(fā)動機氫能的利用氫氣同樣可以用來直接驅動改進的內(nèi)燃機 ；轉子發(fā)動機只需要極小的改動就可以燃用氫氣 ；RX-8s車每加滿一罐壓縮氫氣可行駛12

43、0英里（約合193.12公里）。氫混合動力研究車（H2RV）氫能摩托車福特汽車公司FocusH2RV氫發(fā)動機轎車燃料電池v燃料電池由正極、負極和夾在正負極中 間的電解質板所組成；3.2 3.2 燃氣輪機簡介及技術現(xiàn)狀燃氣輪機簡介及技術現(xiàn)狀 燃氣輪機是一種外燃機。與內(nèi)燃機和汽輪機相比，燃氣輪機具有以下優(yōu)點：燃氣輪機是一種外燃機。與內(nèi)燃機和汽輪機相比，燃氣輪機具有以下優(yōu)點： (1) 重量輕、體積小、投資省。燃氣輪機的重量及所占的容積一般只有汽輪重量輕、體積小、投資省。燃氣輪機的重量及所占的容積一般只有汽輪機裝置或內(nèi)燃機的幾分之一或幾十分之一，消耗材料少，投資費用低，機裝置或內(nèi)燃機的幾分之一或幾十分

44、之一，消耗材料少，投資費用低，建設周期短。建設周期短。(2) 起動快、操作方便。從冷態(tài)起動到滿載只需幾十秒或幾十分鐘，而汽輪起動快、操作方便。從冷態(tài)起動到滿載只需幾十秒或幾十分鐘，而汽輪機裝置或大功率內(nèi)燃機則需幾分鐘到幾小時；同時由于燃氣輪機結構簡機裝置或大功率內(nèi)燃機則需幾分鐘到幾小時；同時由于燃氣輪機結構簡單、輔助設備少，運行時操作方便，能夠實現(xiàn)遙控，自動化程度可以超單、輔助設備少，運行時操作方便，能夠實現(xiàn)遙控，自動化程度可以超過汽輪機或內(nèi)燃機。過汽輪機或內(nèi)燃機。(3) 水、電、潤滑油消耗少，只需少量的冷卻水或不用水，因此可以在缺水水、電、潤滑油消耗少，只需少量的冷卻水或不用水，因此可以在缺

45、水地區(qū)運行。地區(qū)運行。66 最簡單的燃氣輪機裝置的示意圖。它包括三個主要部件：壓氣最簡單的燃氣輪機裝置的示意圖。它包括三個主要部件：壓氣機、燃燒室和燃氣輪機。機、燃燒室和燃氣輪機。 燃氣輪機裝置示意圖燃氣輪機裝置示意圖 燃氣輪機應用范圍越來越廣，目前在以下幾個領域已大量燃氣輪機應用范圍越來越廣，目前在以下幾個領域已大量采用燃氣輪機：采用燃氣輪機：(1)航空領域。由于燃氣輪機小而輕，起動快，馬力大，因此在航航空領域。由于燃氣輪機小而輕，起動快，馬力大，因此在航空領域中已占絕對優(yōu)勢。空領域中已占絕對優(yōu)勢。(2)艦船領域。目前燃氣輪機已在高速水面艦艇、水翼艇、氣墊船艦船領域。目前燃氣輪機已在高速水面

46、艦艇、水翼艇、氣墊船等中占壓倒優(yōu)勢，在巡航機、特種艦船中得到了批量采用，海等中占壓倒優(yōu)勢，在巡航機、特種艦船中得到了批量采用，海上鉆采石油平臺也廣泛采用燃氣輪機。上鉆采石油平臺也廣泛采用燃氣輪機。(3)陸上領域。在發(fā)電方面，燃氣輪機主要用于尖峰負荷應急發(fā)電陸上領域。在發(fā)電方面，燃氣輪機主要用于尖峰負荷應急發(fā)電站和移動式電站。站和移動式電站。68燃氣輪機的應用領域燃氣輪機的應用領域由于空氣質量不斷下降，各國均認識到必需降低由于空氣質量不斷下降，各國均認識到必需降低COx、NOx、煙塵等污染物的排放量。在現(xiàn)代社會中，很大一部分能源通過煙塵等污染物的排放量。在現(xiàn)代社會中，很大一部分能源通過火力發(fā)電、

47、被轉化成電能，因此發(fā)電廠是最大的污染源之一，火力發(fā)電、被轉化成電能，因此發(fā)電廠是最大的污染源之一，必須對發(fā)電設備加以必要的改進。必須對發(fā)電設備加以必要的改進。 出于降低出于降低NOx排放量的目的，目前氫主要是以富氫燃氣排放量的目的，目前氫主要是以富氫燃氣(富氫天富氫天然氣或合成氣然氣或合成氣)的形式應用于燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)，關于純氫作為的形式應用于燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)，關于純氫作為燃料氣的報道很少。燃料氣的報道很少。 69氫氣在燃氣輪機中的應用氫氣在燃氣輪機中的應用3.3 3.3 開發(fā)氫電池還是氫發(fā)動機？開發(fā)氫電池還是氫發(fā)動機？人們在開發(fā)使用氫或其他燃料的電池方面做了大量的工作，取人們在開發(fā)使用氫或

48、其他燃料的電池方面做了大量的工作，取得了一定的成果。但燃料電池仍然有一些缺點，如價格高、體得了一定的成果。但燃料電池仍然有一些缺點，如價格高、體積大、冷啟動性能差，以及高負荷運行時效率低等。積大、冷啟動性能差，以及高負荷運行時效率低等。氫燃料內(nèi)燃機的使用成本只相當于燃料電池的一小部分，工作氫燃料內(nèi)燃機的使用成本只相當于燃料電池的一小部分，工作原理和點燃式內(nèi)燃機相同，所以有可能制造出既可使用氫燃料原理和點燃式內(nèi)燃機相同，所以有可能制造出既可使用氫燃料也可使用汽油的發(fā)動機。氫燃料發(fā)動機排放的唯一有害物質是也可使用汽油的發(fā)動機。氫燃料發(fā)動機排放的唯一有害物質是氮氧化合物。氮氧化合物。70氫燃料發(fā)動機

49、的優(yōu)點！氫燃料發(fā)動機的優(yōu)點！由于氫的特性，使用氫燃料發(fā)動機時要記住以下幾點：首先，由于氫的特性，使用氫燃料發(fā)動機時要記住以下幾點：首先，氫在空氣中的可燃比非常高氫在空氣中的可燃比非常高(體積的體積的475)，而汽油，而汽油(17.6)和甲烷和甲烷(5.315)較低，這一特性在氫的燃燒中起了較低，這一特性在氫的燃燒中起了很大的作用。加上氫的燃燒在氣體中傳播速度很快，因此氫燃很大的作用。加上氫的燃燒在氣體中傳播速度很快，因此氫燃料發(fā)動機的燃燒非常清潔。料發(fā)動機的燃燒非常清潔。71n其次，氫發(fā)動機可以靠空氣燃料混合比的濃度調節(jié)動力輸出，其次，氫發(fā)動機可以靠空氣燃料混合比的濃度調節(jié)動力輸出，不需要節(jié)流

50、閥。這樣做最大的好處是提高了發(fā)動機的整體效率，不需要節(jié)流閥。這樣做最大的好處是提高了發(fā)動機的整體效率，因為不存在燃料泵中流量的損失，稀薄燃燒的效率較高也起了因為不存在燃料泵中流量的損失，稀薄燃燒的效率較高也起了一定的作用。一定的作用。氫燃料發(fā)動機的優(yōu)點！氫燃料發(fā)動機的優(yōu)點！第三，空氣燃料混合比濃度較高時，在熱動力燃燒環(huán)境非常第三，空氣燃料混合比濃度較高時，在熱動力燃燒環(huán)境非常好的情況下，層流的燃燒速度非?？臁涞男镣橹蹈哌_好的情況下，層流的燃燒速度非?？臁涞男镣橹蹈哌_130，而高級汽油的辛烷值只有大約而高級汽油的辛烷值只有大約93，因此它的自燃溫度很高，在，因此它的自燃溫度很高，在發(fā)動機氣缸

51、的壓縮過程中抗提前燃燒的能力強，也就是說可以發(fā)動機氣缸的壓縮過程中抗提前燃燒的能力強，也就是說可以采用較高的壓縮比采用較高的壓縮比(活塞在行程兩端時氣缸最大容積和最小容積活塞在行程兩端時氣缸最大容積和最小容積的比值的比值)。據(jù)福特公司報道，一臺壓縮比為。據(jù)福特公司報道，一臺壓縮比為14.5:1的氫發(fā)動機最的氫發(fā)動機最大效率可達到大效率可達到52。724 4 氫的安全性氫的安全性一種新的能源系統(tǒng)要得到推廣和應用，其安全性是我們應該首一種新的能源系統(tǒng)要得到推廣和應用，其安全性是我們應該首先關心的問題，對氫能系統(tǒng)而言，也是如此。先關心的問題，對氫能系統(tǒng)而言，也是如此。氫的各種內(nèi)在特性，決定了氫能系統(tǒng)

52、有不同于常規(guī)能源系統(tǒng)的氫的各種內(nèi)在特性，決定了氫能系統(tǒng)有不同于常規(guī)能源系統(tǒng)的危險特征，比如易燃、易泄漏、氫脆等，而且由于氫的使用范危險特征，比如易燃、易泄漏、氫脆等，而且由于氫的使用范圍不廣，經(jīng)驗不夠豐富，在使用者的可接受心理上也存在著較圍不廣，經(jīng)驗不夠豐富，在使用者的可接受心理上也存在著較大問題。大問題。為了氫能系統(tǒng)和燃料電池汽車的進一步發(fā)展，制定相關氫能安為了氫能系統(tǒng)和燃料電池汽車的進一步發(fā)展，制定相關氫能安全標準及對氫安全問題進行研究是很有必要的。全標準及對氫安全問題進行研究是很有必要的。 734.1 4.1 泄漏性泄漏性氫是最輕的元素，比液體燃料和其它氣體燃料更容易從小氫是最輕的元素，

53、比液體燃料和其它氣體燃料更容易從小孔中泄漏。例如，對于透過薄膜的擴散，氫氣的擴散速度孔中泄漏。例如，對于透過薄膜的擴散，氫氣的擴散速度是天然氣的是天然氣的3.83.8倍。倍。但是，比較有意義的是，在燃料管線、閥門、高壓儲罐等但是，比較有意義的是，在燃料管線、閥門、高壓儲罐等上面實際出現(xiàn)的裂孔中，氫氣泄漏的速度如何。上面實際出現(xiàn)的裂孔中，氫氣泄漏的速度如何。從高壓儲氣罐中大量泄漏，氫氣和天然氣都會達到聲速。從高壓儲氣罐中大量泄漏，氫氣和天然氣都會達到聲速。氫氣的聲速氫氣的聲速(1,308 mps)(1,308 mps)幾乎是天然氣聲速幾乎是天然氣聲速(449 mps)(449 mps)的的3 3

54、倍，所以氫氣的泄漏要比天然氣快。倍，所以氫氣的泄漏要比天然氣快。744.2 4.2 氫脆氫脆 錳鋼、鎳鋼以及其它高強度鋼容易發(fā)生氫脆。這些鋼長期暴露錳鋼、鎳鋼以及其它高強度鋼容易發(fā)生氫脆。這些鋼長期暴露在氫氣中，尤其是在高溫高壓下，其強度會大大降低，導致失在氫氣中，尤其是在高溫高壓下，其強度會大大降低，導致失效。因此，如果與氫接觸的材料選擇不當，就會導致氫的泄漏效。因此，如果與氫接觸的材料選擇不當，就會導致氫的泄漏和燃料管道的失效。和燃料管道的失效。但是，通過選擇合適的材料，如鋁和一些合成材料，就可以避但是，通過選擇合適的材料，如鋁和一些合成材料，就可以避免因氫脆產(chǎn)生的安全風險。另外，氫氣中含

55、有的極性雜質，如免因氫脆產(chǎn)生的安全風險。另外，氫氣中含有的極性雜質，如水蒸汽、水蒸汽、H H2 2S S、COCO2 2、醇、酮及其它類似化合物，會強烈地阻止、醇、酮及其它類似化合物，會強烈地阻止生成金屬氫化物。生成金屬氫化物。754.3 4.3 氫的擴散氫的擴散 如果發(fā)生泄漏，氫氣就會迅速擴散。如果發(fā)生泄漏，氫氣就會迅速擴散。與汽油、丙烷和天然氣相比，氫氣具有更大的浮力與汽油、丙烷和天然氣相比，氫氣具有更大的浮力( (快速上升快速上升) )和更大的擴散性和更大的擴散性( (橫向移動橫向移動) )。氫的密度僅為空氣的。氫的密度僅為空氣的7%7%，而天然，而天然氣的密度是空氣的氣的密度是空氣的55%55%。所以即使在沒有風或不通風的情況下，。所以即使在沒有風或不通風的情況下，它們也會向上升，而且氫氣會上升得更快一些。而丙烷和汽油它們也會向上升，而且氫氣會上升得更快一些。而丙烷和汽油氣都比空氣重，所以它們會停留在地面，擴散的很慢。氣都比空氣重，所以它們會停留在地面，擴散的很慢。764.3 4.3 氫的擴散氫的擴散 氫的擴散系數(shù)是天然氣的氫的擴散系數(shù)是天然氣的3.83.8倍，丙烷的倍，丙烷的6.16.1倍，汽油氣的倍，汽油氣的1212倍