《制氢技术简介》PPT课件.ppt

,制氢技术简介,BIT,,Contents,You can briefly add outline of this slide page in this text box.,一、目前的能源结构与现状,世界能源主要依赖不可再生的化石资源； 我国能源结构面临经济发展和环境保护的双层压力； 氢能作为理想的清洁的可再生的二次能源，其形成的关键是廉价的氢源； 太阳能资源丰富、普遍、经济、洁净。太阳能光分解水技术可望获得廉价的氢气，还可就地生产。,其,其,煤,石油,天然气,其他,中国,石油,煤,天然气,其他,世界,CxHy + O2 H2O + CO2 + SO2 + NOx,1、光-热转换 2、光电转换 a) 光伏电池 b) 光电化学电池 c) 染料敏化光电化学电池 3、光化学能转换,二、太阳能利用的基本途径,氢能经济的构想,Chrysler Natrium 车(2001),三、氢能经济的缘起,如何实现大规模地廉价制氢？制氢 如何经济、合理、安全地储存氢？储氢 如何高效率、低成本地利用氢？利用氢,四、氢能技术的难点,1. 化石燃料制氢目前主要的制氢方法 成熟、廉价，但资源和环境问题并未解决 2. 生物质为原料制氢 光合效率、水土面积、集中和储运成本等问题 3. 水分解制氢 利用光化学、热化学和电化学方法制氢。然而，太阳能的收集、高品质热能和电能的产生方法，都是首先要解决的问题。,五、制氢技术简介,(1) 甲烷重整(Steam Methane Reformation, SMR ),1、化石燃料制氢,SMR反应利用有机物高温下与水的反应，不仅自身脱氢，同时将水中的氢解放出来。 此法也适于生物质制氢。,五、制氢技术简介,五、制氢技术简介,(3) 煤汽化： C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),(4) 重油部分氧化,CnHm+O2 CO（g）+H2（g） CnHm+H2O CO（g）+H2（g） H2O+CO CO2（g）+H2（g）,五、制氢技术简介,2、电解水制氢,正极： 2OH H2O + O2 + 2e = 0.401V 负极： 2H2O + 2e 2OH + H2 =0.828V,理论分解电压1.23V，每1Kg氢电耗为 32.9 KWh 。实际为46.8KWh。,(1) 碱性水溶液电解,2OH- H2O O2+2e,2H2O+2e 2OH- + H2,采用Ni或Ni合金电极，效率75,SPE电解水技术的主要问题是质子交换膜和电极材料的价格昂贵。,3、生物质制氢,五、制氢技术简介,(1) 生物质能的特点,可再生性，生物质能通过植物光合作用再生，可保证其永续利用； 低污染性，生物质硫、氮含量低、燃烧生成SO2等较少，生长时所需CO2相当于排放量，因而CO2净排放量近似于零，可减轻温室效应； 广泛分布性，缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能； 总量十分丰富，仅次于煤炭、石油和天然气。,(2) 生物制氢技术,藻类和蓝细菌光解水； 光合细菌光分解有机物； 有机物发酵制氢； 光合微生物和发酵性微生物的联合运用 生物质热解或气化制氢。,(3) 生物质制氢两大途径 热化学分解过程包括高温气化或中温热分解以及加水分解等，先得到含CO和H2的气体，进一步转化为氢气。 生物过程包括: 1）厌氧发酵产生甲烷为主的气体然后加工为氢气；2）利用某些微生物(如绿藻)的代谢功能，通过光化学分解反应产生氢。 热化学分解过程技术基本成熟，将实现工业生产。 生物过程适合做民用燃料，大规模制氢不经济，处于基础研究阶段。,五、制氢技术简介,五、制氢技术简介,M.Gratzel, et al, Nature, 1991, 353: 737; Nature,1998, 395: 583; S.U.M. Khan, et al, Science, 2002, 297: 2243; Z.G.Zou, et al., Nature, 2001, 414, 625.,4、光催化制氢体系,光催化制氢的关键科技难题,效率低,五、制氢技术简介,太阳光谱图,设计在可见区内有强吸收半导体材料是高效利用太阳能的关键,48%,5%,683 1.80eV 400 3.07eV,光催化制氢的关键科技难题,五、制氢技术简介,,五、相关机构,The Mountain States Hydrogen Business Council (MSHBC) 德国氢与燃料电池协会 The German Hydrogen and Fuel Cell Association (DWV) 国际氢经济合作组织 The International Partnership for the Hydrogen Economy 国际氢能协会 加拿大氢和燃料电池工业协会 美国国家氢协会 美国能源部: 氢, 燃料电池与基础设施技术项目 美国氢能协会The American Hydrogen Association (AHA) 美国氢与燃料电池研发信息中心H 欧洲氢协会,,天津市大陆制氢设备有限公司 A公司氢燃料电池专题 Accentus公司氢经济专题 Airgas公司氢燃料供应 Alchemix公司氢技术 AQWON发动机公司氢能系统 ARIEMA公司氢与燃料电池技术 Aries Ing