第三章氢能（PPT 精品）

1、氢能 氢的制备 以煤为原料制取氢气 焦炉煤气psa制氢装置 煤气化为合成氨后制取氢气 煤气化为合成氨后制取氢气 以天然气制取氢气 电解水制氢电解水制氢 太阳能制氢 混合能源制氢 制氢方法制氢方法优缺点优缺点 天然气重整天然气重整co需分离或进一步转化，气体纯净，费用低需分离或进一步转化，气体纯净，费用低 煤气化煤气化co需分离或进一步转化，可能含尘和硫，费用低需分离或进一步转化，可能含尘和硫，费用低 烃水蒸气重整烃水蒸气重整转化温度高，催化剂易失活转化温度高，催化剂易失活 烃部分氧化烃部分氧化转化温度高，催化剂易失活转化温度高，催化剂易失活 烃自热重整烃自热重整原料供给方便可自行维持热平衡，低

2、原料供给方便可自行维持热平衡，低co，需高活性和高稳定性的，需高活性和高稳定性的 催化剂催化剂 醇水蒸气重整醇水蒸气重整转化温度低，氢浓度高，低转化温度低，氢浓度高，低co，需高活性和高稳定性的催化剂，需高活性和高稳定性的催化剂 醇分解醇分解转化温度低，转化温度低，co浓度高，需高活性和高稳定性的催化剂浓度高，需高活性和高稳定性的催化剂 醇自热重整醇自热重整可自动热平衡，低可自动热平衡，低co，原料供给方便，需高活性和高稳定性的催，原料供给方便，需高活性和高稳定性的催 化剂化剂 氨分解氨分解转化温度高，毒性原料，无转化温度高，毒性原料，无co 肼分解肼分解 自热平衡，有毒易爆自热平衡，有毒易爆

3、 高压氢气储存 高压储氢的问题 v容量小：以普通钢材制成的压力容器，储氢压力为 15mpa时，氢的重量仅占总重量的1，体积容量约 0008kgh2/l。使用特种高强度奥氏体钢材料制成 的容器时，储氢重量可达总重量的26。 v安全性差：高压容器本身就需要特殊的照顾与维护， 况且容器中装的是易燃易爆又易渗漏的氢气。车祸 时可能有严重的后果。 v实施问题：容器压力愈高，充氢站的建设、压缩运 行所化的代价愈高。而且充装1立方米氢气要耗电 05度左右、而1立方米氢气经燃料电池发电仅得2 度电。 液态氢储存 液态氢储存 液态储氢的问题 v气态氢降温到-253变为液体进行贮存； v各种储氢方式中，液态储存氢

4、能达到最高的储存体 积密度和重量密度； v液氢存储的重量比约57.5，体积容量约 004kgh2/l； v氢气液化的费用昂贵，几乎相当于三分之一液氢的 成本； v液氢的贮存容器庞大； v需要极好的绝热装置来隔热，避免沸腾汽化。 金属氢化物储氢 v首先使氢与金属 形成金属氢化物 v加热后，金属氢 化物分解脱氢而 得氢气 。 储氢合金 v钛系储氢合金、 v锆系储氢合金、 v铁系储氢合金及 v稀土系储氢合金 金属氢化物储氢的问题 v单位重量的储氧量不高，储氢材料加上容器后，单位重量的 储氢量低于高性能材料的压力容器，储氢重量为总重量的 15以下； v单位体积的储氢容量有所提高，为005kgh2/l。

5、 v储氢压力为12mpa，远低于压力容器，提高了安全性，充 氢能耗皆降低； v金属氢化物对氢气中的少量杂质如o2，h2o，co等有较高的 敏感度，高于燃料电池电极催化剂的敏感度，因而提高了对 原料氢的质量要求； v存在金属氢化物的机械强度、反复充放后的粉碎等问题，金 属氢化物可反复充放的次数不多且价格昂贵； v储氧化物的容器要能够耐高压，还要有足够的换热面积，能 够迅速的传递吸氧和放氢反应过程中释放或者需要的热量。 活性炭吸附贮氢 v活性炭低温吸附具有相当好的储氢能力，在 -196，4.2mpa时，活性炭的储氢量约总重 的5； v但是-196的低温、4.2mpa的压力，兼有高 压容器法和液氢法

6、的弱点，在车上也不是可 行的方法 。 碳纳米材料贮氢 v碳纳米管是一种纳米尺度的、具有完整分子 结构的新型碳纳米材料，是由石墨的一层碳 原子卷曲而成的无缝、中空的管体。 v碳纳米管具有优良的贮氢性能. 碳纳米材料贮氢的问题 v纳米碳管的价格昂贵，目前还未解决其规 模制备的方法； v纳米碳放氢难，放氢的容量低，放氢速率 低； 氢能的利用 氢能的利用 氢能的利用 氢 能 的 利 用 航天飞机的高压补燃氢/氧发动机 氢气发动机 宝马氢能源12缸发动机 氢气发动机 宝马氢能源12缸发动机 氢气发动机 氢能的利用 v氢气同样可以用来直接驱动改进的内燃机 ； v转子发动机只需要极小的改动就可以燃用氢 气

7、； vrx-8s车每加满一罐压缩氢气可行驶120英里 （约合193.12公里）。 氢混合动力研究车（h2rv） 氢 能 摩 托 车 福特汽车公司focush2rv氢发动机轿车 燃料电池 v燃料电池由正极、负极和夹在正负极中 间的电解质板所组成； 燃 料 电 池 工 作 原 理 燃料电池工作原理 v工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂 （空气）； v氢在负极分解成正离子h+和电子e-，氢离子进入电 解液中，而电子则沿外部电路移向正极； v用电的负载就接在外部电路中； v在正极上，空气中的氧 同电解液中的氢离子吸 收抵达正极上的电子形 成水； v这正是水的电解反应的 逆过程。 燃料电池动力厂 250 千瓦燃料电池 燃料电池装置的构成 燃料电池的类型 v碱性燃料电池（afc）采用氢氧化钾 溶液作为电解液。 v质子交换膜燃料电池（pemfc）采用 极薄的塑料薄膜作为其电解质。 v磷酸燃料电池（pafc）采用200高 温下的磷酸作为其电解质。 v熔融碳酸燃料电池（mcfc） v固态氧燃料电池（sofc）采用固态电 解质 燃料电池 梅赛德斯-奔驰氢燃料电池公共汽车 氢燃料电池发动机 梅赛德斯-奔驰a级燃料电池汽车 氢燃料电池公共汽车 安装在车尾部的氢燃料电池发动机安装在车尾部的氢燃料电池发动机 燃料电池mpv