燃料电池氢源

1、氢的制取氢的存储我们怎样才能我们怎样才能得到氢能呢得到氢能呢怎样怎样生产氢能？生产氢能？1.氢的制取氢的制取 制取方法有：化石燃料制氢水电解制氢光化学制氢生物制氢核能制氢等离子化学法制氢化石燃料制氢化石燃料制氢 化学制氢是目前最主要的制氢方法，能量转化率高，技术成熟，化石制氢主要包括天然气制氢和煤气制氢。 天然气制氢天然气制氢天然气：甲烷、水、其他碳水化合物、2, 、CO. 天然气制氢可采用几个独立或联合的过程，包括：1.天然气蒸汽重整、2.部分氧化法、3.自热重整、4.二氧化碳重整 天然气蒸汽重整 用天然气作原料、蒸汽作催化剂的制氢化学反应为： H=206.29kJ/mol 上述反应为吸热反

2、应，反应过程中所需的热量可以从煤或天然气的部分燃烧中获得，也可利用外部热源。 自从天然气大规模开采后，现在氢的制取有96%都是以天然气为原料。天然气和煤都是宝贵的燃料和化工原料，用它们来制氢显然摆脱不了人们对常规能源的依赖。COHOHCH2800243部分氧化法 甲烷部分氧化合成水煤气 CH 4 +/O =CO+H 2 H=-37.8kJ/mol自热重整 在氧气内部燃烧反应器内完成烃类物质转换反应的过程 CH +x （x)H 2 O= CO 2 +(4-2x) H 2 结合了甲烷蒸汽重整和部分氧化的方法 将部分氧化反应放出的热量供给天然气蒸汽重整 煤制氢煤制氢 煤制氢指煤与汽化剂（氧气和蒸气）

3、在一定温度、压力条件下发生化学反应而转化为煤气的工艺过程。 煤地面气化技术 （1）造气反应（2）水煤气转化反应（3）氢纯化与压缩 C(s)+H 2 O(g)= CO(g)+H 2 (g) H=-131.2kJ/mol 水电解制氢 年代 事件 1800 Nicholson与Carlisle发现了电可以分解水 的现象 1902 世界范围内400多个工业电解槽投入使用 1927 第一个大型电解车间投产（H 2 产量10000m 3 /h) 1948 Zdansky/Lonza建立了第一个加压电解槽 1966 建立了第一个固体聚合物电解质体 1972 发展固体氧化物水电解体系 1978 开始使用改进的

4、碱性介质体系水电解制氢水电解制氢 电解食盐水的副产氢 在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或纯氢。如： 在电解条件下 2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2氢气的工业制法氢气的工业制法电解食盐水（水）制氢电解食盐水（水）制氢 水电解制氢 电解水制氢 多采用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽（外形似压滤机）来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气，阴极出氢气。该方法成本较高，但产品纯度大，可直接生产99.7%以上纯度的氢气。 2H2O=2H2(气体)+O2(气体) 水电解制氢的最大缺点是电耗大，不经济，理想的做法是通过风力发电，太阳能发电后将水电解制取

5、氢气，但是风能，太阳能存在成本高，发出的电能不稳定，未使用的电能需采用大量蓄电池存储且蓄电池存储电能有自放电损耗等问题。 生物制氢生物制氢生物质快速裂解油制取氢气有机废水发酵法生物制氢气用绿藻生产氢气从微生物中提取的酶制氢气用细菌制取氢气生物质制氢生物质制氢生物质制氢生物质制氢 利用富有机物的有机废水，城市垃圾等制氢生物质：通过光合作用（转化太阳能）生长的有机物，包括高等植物、农作物、秸杆、藻类及水生植物 方法:生物质气化（有氧）和生物质热解（无氧） 生物转化制氢法 生物质热化学转换法等离子化学法制氢等离子化学法制氢 等离子是含有足够的自由带电粒子以致其动力学行为受电磁力支配的一种物质状态 ，

6、它不同于常规的气态，液态和固态，是物质存在的第四态。 过程：提供极高的温度，实现常规方法难以转化的稳态分子的转化热。 优点：制氢成本低，原料利用率高，原料的适应性强，除天然气外，生产规模可大可小2.氢的存储氢的存储氢的存储氢的存储液态液态 储氢储氢气态储氢气态储氢金属氢化物储氢金属氢化物储氢气态储氢气态储氢低压氢气用于气象气球或袋装储存，如公交车顶部的储存袋中压氢气（0.410.86MPa）,容器采用低碳钢或其他对氢脆不敏感的合金高压氢气（1440MPa），用钢瓶来压缩储氢技术改进1.对容器材料的改进容器采用：全金属容器；可承重的金属材料作内器，外部包裹饱和树脂纤维的容器；不承重的金属材料作内

7、器，外部包裹饱和树脂纤维的容器；不可承重的非金属材料作内器，外部包裹饱和树脂纤维的容器2.向容器加入某些吸氢物质，提高压缩氢的储氢密度。液化储氢液化储氢 氢气在室温及以上的温度由75%正氢和25%仲氢组成。低于氢气沸点，正氢会自动转换为仲氢，含量可降低0.2%。正氢向仲氢转化属放热过程，若储存容器中存在未转化的正氢，就会在缓慢的转化过程中释放热量，造成液氢蒸发应在液化过程中使用催化剂加速转化过程 氢经过压缩后，深冷到21k变为液氢，然后储存到绝热真空容器中。金属氢化物储氢金属氢化物储氢合金在一定温度和压力下曝置在氢气氛，吸收大量的氢气，生成金属氢化物，生成的金属氢化物加热后释放出氢气。多孔材料

8、储氢多孔材料储氢 使用碳材料（活性炭，纳米碳管）可实现很高的质量储存密度纳米碳管是具有很大表面积的碳材料，微孔氢到材料表面，一方面被吸附在材料表面，另一方面，在微孔毛细管力作用下，氢被压缩到微孔中，能储存很多氢 活性碳吸附氢在低温下有很好的吸附特性氢的存储氢的存储氢能工业对储氢的要求氢能工业对储氢的要求 安全 容量大 成本低 使用方便 民用和工业用的气源要求民用和工业用的气源要求 较大的储存容量交通工具的要求交通工具的要求 较大的储氢密度 氢的存储氢的存储气态压缩高压储氢是最普通和最直接的储氢方式缺点是能耗高，还存在一定的安全问题加压气态加压气态储存储存 氢气通过高压绝热膨胀生成液氢。液氢的沸

9、点低,气化潜热小，难以长时间储存，不适合于间歇使用的场合 。液化储存液化储存储氢技术现状储氢技术现状 氢的存储氢的存储一种以金属与氢反应生成金属氢化物而将氢储存的技术。氢可以和许多金属或合金在一定温度和压力下大量吸收氢而生成金属氢化物。反应有很好的可逆性，适当升高温度和减小压力即可发生逆反应，释放出氢气。金属金属氢化物氢化物储存储存由于氢的化学性质活泼，它能与许多非金属元素或化合物作用，生成各种含氢化合物，可作为人造燃料或氢能的储存材料。 如氢可与CO催化反应生成烃和醇，与一些不饱和烃加成生成含氢更多的烃，将氢储存其中，还可与氮、硼、硅形成氢化物。 非金属非金属氢化物氢化物储存储存压缩气体压缩

10、气体运输和使用方便可靠，压力高 使用和运输有危险，钢瓶的体积和质量大，运费较高 液氢液氢储氢能力大 储氢过程能耗大，使用不方便 金属金属氢化物氢化物运输使用安全 单位质量的储氢量小，金属氢化物易破裂 氢的存储氢的存储常用的储氢方法及优常用的储氢方法及优缺点缺点 氢的存储氢的存储气态高压储存正朝着更高压力的方向发展，目前已经有350Mpa压力的储氢罐商品，这种储氢罐是采用铝合金内胆，外面缠绕碳纤维并浸渍树脂，700Mpa的储氢罐样品也成功问世。高压储氢高压储氢技术技术新型储氢合金的研究 有机化合物储氢 碳凝胶 玻璃微球 氢浆储氢 冰笼储氢 层状化合物储氢 其它储氢其它储氢方式方式储氢研究动向储氢

11、研究动向3.移动电源1.固定电站2.交通运输等动力电源4.航天领域5.潜艇方面氢能的应用氢能的应用世界上首座氢能源发电站于2010年7月12日在意大利正式建成投产。这座电站位于水城威尼斯附近的福西纳镇。据报道，意大利国家电力公司投资5000万欧元建成这座清洁能源发电站，该发电站功率为16兆瓦，年发电量可达6000万千瓦小时，可满足2万户家庭的用电量，一年可减少相当于6万吨的二氧化碳排放量。该电站7万吨燃料来自于威尼斯及附近城市的垃圾分类回收。氢能的应用氢能的应用现今的燃料电池之星是现今的燃料电池之星是本田本田FCX Clarity,它使它使用的是氢燃料电池。用的是氢燃料电池。氢能汽车氢能汽车宝

12、马氢能宝马氢能7系选择了系选择了和本田不同的道路，和本田不同的道路，它使用的是氢燃料它使用的是氢燃料内燃机内燃机氢能的应用氢能的应用2000-20102010-20202020-20302030-2040第一阶段第一阶段技术、政策技术、政策和市场开发和市场开发阶段阶段第二阶段第二阶段向市场过渡向市场过渡阶段阶段第三阶段第三阶段市场和基础市场和基础设施扩张阶设施扩张阶段段第四阶段第四阶段走进氢经济走进氢经济时代时代美国氢能利用路线图美国氢能利用路线图开发有中国特色的氢能源技术开发有中国特色的氢能源技术加快基础设施和示范项目建设加快基础设施和示范项目建设建立产、学、研合作机制和合作平台建立产、学、研合作机制和合作平台制定目标明确的氢能源开发路线图制定目标明确的氢能源开发路线图将开发氢能列入国家长期能源战略将开发氢能列入国家长期能源战略对我国氢能技术路线图的建议对我国氢能技术路线图的建议氢能的应用氢能的应用氢能有如此大氢能有如此大的好处，那为的好处，那为何现在不大量何现在不大量利用呢利用呢 能源是人类发展的根本保障。自从英国开始了工业革命，人类文明所取得的重大成就就很大一部分建立在消耗大量的化石燃料上。而化石燃料是不可再生资源，其能量又是有限的。而且大量使用化石能源对环境造成了眼中污染。因此，全世界都很重视开发和使用新能源。作为一种新能源，氢能具有很大的优越性。 首先，氢的来源具有多