新型“氫能源”概述

新型“氫能源”調(diào)查報告氫能源的介紹氫能源的特點氫能源的特點重量最輕的元素標準狀態(tài)下，密度為0.8999g/l，－252.7℃時，可成為液體，若將壓力增大到數(shù)百個大氣壓，液氫可變?yōu)榻饘贇?。導熱性最好的氣體比大多數(shù)氣體的導熱系數(shù)高出10倍。自然界存在最普遍的元素據(jù)估計它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75％，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。

氫能源的特點理想的發(fā)熱值除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。燃燒性能好點燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范圍，而且燃點高，燃燒速度快。無毒與其他燃料相比氫燃燒時最清潔滁生成水和少量氮化氫外不會產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氮化氫經(jīng)過適當處理也不會污染環(huán)境，且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復循環(huán)使用。產(chǎn)物水無腐蝕性，對設備無損。

氫能源的特點利用率高氫取消了內(nèi)燃機噪聲源和能源污染隱患，利用率高。運輸方便氫可以減輕燃料自重，可以增加運載工具有效載荷，這樣可以降低運輸成本從全程效益考慮社會總效益優(yōu)于其他能源。減少溫室效應氫取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應

氫能源的特點利用形式多既可以通過燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動機中產(chǎn)生機械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料?？梢远喾N形態(tài)存在以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應貯運及各種應用環(huán)境的不同要求。耗損少可以取消遠距離高壓輸電，代以遠近距離管道輸氫，安全性相對提高，能源無效損耗減小。

氫能源的制取電解水制氫水電解制氫是目前應用較廣且比較成熟的方法之一。水為原料制氫過程是氫與氧燃燒生成水的逆過程，因此只要提供一定形式一定能量，則可使水分解。提供電能使水分解制得氫氣的效率一般在75-85％，其工藝過程簡單，無污染，但消耗電量大，因此其應用受到一定的限制。利用電網(wǎng)峰谷差電解水制氫，作為一種貯能手段也具有特點。我國水力資源豐富，利用水電發(fā)電，電解水制氫有其發(fā)展前景。太陽能取之不盡，其中利用光電制氫的方法即稱為太陽能氫能系統(tǒng)，國外已進行實驗性研究。隨著太陽電池轉(zhuǎn)換能量效率的提高，成本的降低及使用壽命的延長，其用于制氫的前景不可估量。同時，太陽能、風能及海洋能等也可通過電制得氫氣并用氫作為中間載能體來調(diào)節(jié)，貯存轉(zhuǎn)化能量，使得對用戶的能量供應更為靈活方便。供電系統(tǒng)在低谷時富余電能也可用于電解水制氫，達到儲能的目的。我國各種規(guī)模的水電解制氫裝置數(shù)以百計，但均為小型電解制氫設備，其目的均為制提氫氣作料而非作為能源。隨著氫能應用的逐步擴大，水電解制氫方法必將得到發(fā)展。礦物燃料制氫以煤、石油及天然氣為原料制取氫氣是當今制取氫氣是主要的方法。該方法在我國都具有成熟的工藝，并建有工業(yè)生產(chǎn)裝置。煤為原料制取氫氣在我國能源結(jié)構(gòu)中，在今后相當長一段時間內(nèi)，煤炭還將是主要能源。如何提高煤的利用效率及減少對環(huán)境的污染是需不斷研究的課題，將煤炭轉(zhuǎn)化為氫是其途徑之一。以煤為原料制制取含氫氣體體的方法主要要有兩種：一是煤的焦化化（或稱高溫溫干餾）二是煤的氣化化。焦化是指指煤在隔絕空空氣條件下，，在90－1000℃制取焦碳副產(chǎn)產(chǎn)品為焦爐煤煤氣。焦爐煤煤氣組成中含含氫氣55-60％（體積）甲甲烷23-27％、一氧化碳碳6-8％等。每噸煤煤可得煤氣300－350m3，可作為城市市煤氣，亦是是制取氫氣的的原料。煤的的氣化是指煤煤在高溫常壓壓或加壓下，，與氣化劑反反應轉(zhuǎn)化成氣氣體產(chǎn)物。氣氣化劑為水蒸蒸汽或氧所（（空氣），氣氣體產(chǎn)物中含含有氫有等組組份，其含量量隨不同氣化化方法而異。。我國有大批批中小型合成成氫廠，均以以煤為原料，，氣化后制得得含氫煤氣作作為合成氨的的原料。這是是一種具有我我國特點的取取得氫源方法法。采用OGI固定床式氣化化爐，可間歇歇操作生產(chǎn)制制得水煤氣。。該裝置投資資小，操作容容易，其氣體體產(chǎn)物組成主主要是氫及一一氧化碳，其其中氫氣可達達60％以上，經(jīng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化后可制得得純氫。采用用煤氣化制氫氫方法，其設設備費占投資資主要部分。。煤地下氣化化方法近數(shù)十十年已為人們們所重視。地地下氣化技術術具有煤資源源利用率高及及減少或避免免地表環(huán)境破破壞等優(yōu)點。。中國礦業(yè)大大學余力等開開發(fā)并完善了了"長通道、大斷斷面、兩階段段地下煤氣化化"生產(chǎn)水煤氣的的新工藝，煤煤氣中氫氣含含量達50％以上，在唐唐山劉莊已進進行工業(yè)性試試運轉(zhuǎn)，可日日產(chǎn)水煤氣5萬m3，如再經(jīng)轉(zhuǎn)化化及變壓吸附附法提純可制制得廉價氫氣氣，該法在我我國具有一定定開發(fā)前景．．我國對煤制制氫技術的掌掌握已有良好好的基礎，特特別是大批中中小型合成氨氨廠的制氫裝裝置遍布各地地，為今后提提供氫源創(chuàng)造造了條件。我我國自行開發(fā)發(fā)的地下煤氣氣化制水煤氣氣獲得廉價氫氫氣的工藝已已取得階段成成果，具有開開發(fā)前景，值值得重視。以天然氣或輕輕質(zhì)油為原料料制取氫氣該該法是在催化化劑存在下與與水蒸汽反應應轉(zhuǎn)化制得氫氫氣。主要發(fā)發(fā)生下述反應應：CH4＋H2O→CO＋H2CO＋H2O→COZ＋HZCnH2h＋2＋Nh2O→nCO＋（Zh＋l）HZ反應在800-820℃下進行。從上上述反應可知知，也有部分分氫氣來自水水蒸汽。用該該法制得的氣氣體組成中，，氫氣含量可可達74％（體積），，其生產(chǎn)成本本主要取決于于原料價格，，我國輕質(zhì)油油價格高，制制氣成本貴，，采用受到限限制。大多數(shù)數(shù)大型合成氨氨合成甲醇工工廠均采用天天然氣為原料料，催化水蒸蒸汽轉(zhuǎn)化制氫氫的工藝。我我國在該領域域進行了大量量有成效的研研究工作，并并建有大批工工業(yè)生產(chǎn)裝置置。我國曾開開發(fā)采用間歇歇式天然氣蒸蒸汽轉(zhuǎn)化制氫氫工藝，制取取小型合成氨氨廠的原料，，這種方法不不必用采高溫溫合金轉(zhuǎn)化爐爐，裝置投資資成本低。以以石油及天然然氣為原料制制氫的工藝已已十分成熟，，但因受原料料的限制目前前主要用于制制取化工原料料。以重油為原料料部分氧化法法制取氫氣重重油原料包括括有常壓、減減壓渣油及石石油深度加工工后的燃料油油，重油與水水蒸汽及氧氣氣反應制得含含氫氣體產(chǎn)物物。部分重油油燃燒提供轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化吸熱反應應所需熱量及及一定的反應應溫度。該法法生產(chǎn)的氫氣氣產(chǎn)物成本中中，原料費約約占三分之一一，而重油價價格較低，故故為人們重視視。我國建有有大型重油部部分氧化法制制氫裝置，用用于制取合成成氫的原料。。生物質(zhì)制氫生物質(zhì)資源豐豐富，是重要要的可再生能能源。生物質(zhì)質(zhì)可通過氣化化和微生物制制氫。生物質(zhì)氣化制制氫將生物質(zhì)原料料如薪柴、麥麥秸、稻草等等壓制成型，，在氣化爐（（或裂解爐））中進行氣化化或裂解反應應可制得含氫氫燃料。我國國在生物質(zhì)氣氣化技術領域域的研究已取取得一定成果果，在國外，，由于轉(zhuǎn)化技技術的提高，，生物質(zhì)氣化化已能大規(guī)模模生產(chǎn)水煤氣氣，其氫氣含含量大大提高高。微生物制氫微生物制氫技技術亦受人們們的關注。利利用微生物在在常溫常壓下下進行酶催反反應可制得氫氫氣。生物質(zhì)質(zhì)產(chǎn)氫主要有有化能營養(yǎng)微微生物產(chǎn)氫和和光合微生物物產(chǎn)氫兩種。。屬于化能營營養(yǎng)微生物的的是各種發(fā)酵酵類型的一些些嚴格厭氧菌菌和兼性厭氧氧菌）發(fā)酵微微生物放氫的的原始基質(zhì)是是各種碳水化化合物、蛋白白質(zhì)等。目前前已有利用碳碳水化合物發(fā)發(fā)酵制氫的專專利，并利用用所產(chǎn)生的氫氫氣作為發(fā)電電的能源。光光合微生物如如微型藻類和和光合作用細細菌的產(chǎn)氫過過程與光合作作用相聯(lián)系，，稱光合產(chǎn)氫氫。其它合氫物質(zhì)質(zhì)制氫國外曾研究從從硫化氫中制制取氫氣。我我國有豐富的的H25資源，如河北北省趙蘭莊油油氣田開采的的天然氣中H多含量高達90％以上，其儲儲量達數(shù)千萬萬噸，是一種種寶貴資源，，從硫化氫中中制氫有各種種方法，我國國在90年代開展了多多方面的研究究，各種研究究結(jié)果將為今今后充分合理理利用寶貴資資源，提供清清潔能源及化化工原料奠定定基礎。各種化工過程程副產(chǎn)氫氣的的回收多種化工過程程如電解食鹽鹽制堿工業(yè)、、發(fā)酵制酒工工藝、合成氨氨化肥工業(yè)、、石油煉制工工業(yè)等均有大大量副產(chǎn)氫氣氣，如能采取取適當?shù)拇胧┦┻M行氫氣的的分離回收，，每年可得到到數(shù)億立方米米的氫氣。這這是一項不容容忽視的資