制氢技术简介

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、制氢技术简介合成氨：50％石油精练：37％甲醇合成：8％全球年产氢：5000亿Nm3化石燃料制氢占96%(1)甲烷重整(SteamMethaneReformation,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(2)天然气热解制氢将天然气火焰在裂解炉加热到1400℃，关闭裂解炉使天然气发生裂解反应，产生氢气和碳黑。裂解炉CH4H2碳黑甲烷的部分氧化：

CH4+O2→CO(g)+H2(g)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+½O2+2eφ=0.401V负极：2H2O+2e

2OH－

+H2φ=－0.828V

理论分解电压1.23V，每1Kg氢电耗为32.9KWh。实际为～46.8KWh。(1)碱性水溶液电解2OH-

H2O＋½O2+2e2H2O+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。(2)质子膜电解水发生器隔膜:全氟磺酸膜(Nafion)阴极:Pt黑阳极:Pt、Ir等的合金或氧化物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、制氢技术简介半导体光催化制氢Z-型体系光催化法悬浮体系光催化法光电化学体系制氢五、制氢技术简介M.Gratzel,etal,Nature,1991,353:737;Nature,1998,395:583;S.U.M.Khan,etal,Science,2002,297:2243;Z.G.Zou,etal.,Nature,2001,414,625.

4、光催化制氢体系

光催化制氢的关键科技难题新型、高效光催化材料效率低逆反应载流子复合太阳光利用率低光量子产率低(约4%)能级不匹配五、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UVVisibleInfrared48%<5%λ6831.80eVλ4003.07eV光催化制氢的关键科技难题五、制氢技术简介五、相关机构TheMountainStatesHydrogenBusinessCouncil(MSHBC)德国氢与燃料电池协会TheGermanHydrogenandFuelCellAssociation(DWV)国际氢经济合作组织TheInternationalPartnershipfortheHydrogenEconomy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TheAmericanHydrogenAssociation(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