制氢技术丰富

氢气其它制氢方法电解水制氢生物质制氢热化学制氢化石能源制氢目前的制氢方法有哪些？极化现象：实际生产中电解池的电极过程是不可逆的，电极电位值将偏离平衡电位值，这种现象称为电极的极化现象。浓差极化：由于电极过程某些步骤地相对迟缓，使电极表面附近的反应物浓度不同于电解池中溶液的浓度。活化极化：由于参加电极反应的某些粒子缺少足够的能量（活化能）来完成电子的转移或状态的变化，结果在阴极上放电的离子数不足而电子过剩，阴极电位变小；在阳极上放电的离子也相应减少而电子不足，阳极电位变大。因活化极化而产生的超电位叫活化超电位。水电解制氢流程上图：制氢装置下图：水电解槽多采用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽（外形似压滤机）氯碱工业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。电解2NaCl+2H2O----2NaOH+Cl2↑+H2↑重水电解过程和普通水电解过程一样，只是电解的是重水，则可得到氢的同位素氘。——做为核聚变的材料，例如氢弹等。煤水电制氢重水电解高温热水解制氢

水直接加热到很高温度，例如℃以上，部分水可以离解为氢和氧。△高温热水解制氢的难题和展望热源，需要℃以上，只有太阳能与核能解决。

材料问题，金属材料几乎不能胜任，只希望于非金属材料，如碳材料，陶瓷材料等。

热化学制氢指在水系统中，不同温度下，经历一系列化学反应将水分解成氢气和氧气，不消耗制氢过程的添加元素或化合物，整个反应过程构成一封闭循环系统。热化学制氢在下进行。

该系统可与高温核反应堆或太阳能所提供的温度水平匹配。可望实现工业化。热化学制氢按热化学循环制氢过程所涉及的物料可分为几类：）氧化物体系（金属可以是,等）氢生成氧生成）卤化物体系（金属可以是等。为）金属卤化物卤素生成氧生成水解热化学制氢研究现状）含硫体系：研究得最多的是碘硫循环，美国、日本、法国都选择循环进行深入研究。本生（）反应硫酸分解反应氢碘酸分解反应连续操作,闭路循环，物料循环使用,效率可达,成本低。４）杂化体系：包括硫酸－溴杂化过程，硫酸杂化过程，烃杂化过程，金属金属卤化物杂化过程。如：甲烷蒸汽循环：热化学制氢的问题及展望）开发新的热源热化学制氢过程需要消耗水和热，热源是关键。核能是今后最有希望的热源；太阳能亦可产生℃

的高压过热蒸汽。）热化学制氢面临的技术挑战反应过程的控制，以及中间产物的分离。）热化学制氢的材料难题——耐酸以及高温材料的研究目前热化学制氢技术还很不成熟，离商业化还很遥远。任何一项技术的重大突破都会改写此技术的历史。商业用氢约由化石能源中制取储备有限，制氢污染环境，作为一种过渡工艺在石油化工生产过程里，常用石油分馏产品（包括石油气）作原料，采用比裂化更高的温度（～℃，有时甚至高达℃

以上），使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和

少量液态烃，其中就含油氢气。水煤气法制氢水煤气法制氢流程框图煤

气化炉净化装置CO变换CO2分离CO2储存变压吸附水蒸气尾气处理硫份H2空气分离

灰分空气我国煤炭气化制氢现状）常用的反应器，常压固定床水煤气炉、鲁奇加压固定床气化炉和加压气流床气化炉。制得的氢主要用于合成氨工业。）煤炭地下气化生产原料气将地下的煤直接进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体。集建井、采煤、地面气化三大工艺为一体，省去庞大的工艺设备。“第二代采煤方法”气体原料制氢·天然气水蒸气重整制氢

需要吸收大量的热，反应温度为度，反应管出口温度为度。需要两段转化才能完成转化甲烷。规模大，投资高。英国天然气水蒸汽重整制氢德国天然气部分氧化重整制氢液体化石原料制氢·甲醇裂解变压吸附制氢技术

甲醇裂解气主要是和，其它杂质是，及微量,通过变压吸附技术除杂。甲醇重整典型的催化剂是以轻质油为原料制氢轻质油与水蒸气催化氧化制氢以重油为原料部分氧化制氢·制氢方法反应条件催化剂发展现状方法评述醇水蒸气重整℃，常中压系，Ｃ系成熟外供热、氢含量高，含量低，适合车载制氢醇分解约℃，常中压系成熟外供热、含量高，不适合车载制氢醇自热重整℃，常中压系，

Ｃ系国外成熟，国内研制地温、自热、氢含量高，含量低，适合车载制氢甲烷重整〉℃，常中压系商业化温度高，需净化，不宜车载制氢烃部分氧化重整〉℃，常中压系，系较成熟原料来源丰富，供给便宜，催化剂易失活。烃自热重整<℃，常中压研究开发自热，原料来源丰富，供给便宜，易车载制氢。石脑油重整<℃，常中压系研究开发原料来源丰富，需外供热汽油自热重整<℃，常中压报道很少，高度保密自热，原料来源丰富，供给方便，易车载制氢。煤气化〉℃，常中压成熟反应温度高，含量高，有硫和氮氧化物，不宜车载氨分解系研究开发无，自热反应，难存储，不适合车载肼分解研究阶段无，自热反应，有安全隐患，不适合车载柴油自热重整<℃，常中压未见报道，高度保密自热反应，原料来源丰富，供给方便。生物质的利用主要有微生物转化和热化工转化两类，微生物主要用来生产甲醇，乙醇及氢气。通常是在常压常温下，通过酶的催化作用，以水为原料，利用光能通过生物体制氢的方法，是最有前途的方法。生物质（CxHyOz）柴油、汽油、甲醇等，氢气内燃机（IEC）

燃料电池（FC）生物质能在利用过程中并不排放额外的生物制氢的发展历史多年前，发现微生物的作用下，以蚁酸钙的发酵可以水中制取氢。年，在细菌中发现氢酶（），可催化氢的可逆氧化还原反应。年观察到光合细菌可在黑暗中放氢。年，栅藻能在光合作用下放氢。年，深红红螺菌，可以利用紫色光合细菌制氢。目前证明，产氢作为一种生理性状广泛存在于光合营养生物中。能产氢的生物有几百种。微生物转化技术两类：光解产氢生物（绿藻、蓝细菌和光合细菌）和发酵产氢细菌。蓝细菌和光合细菌产氢能力是绿藻的千分之一，无研发价值，而绿藻产氢效率仍然很低，研发缓慢。发酵法具有三大优点：产氢能力和菌种生长速度高于光合产氢菌种。无需光源，操作管理简便。原来来源广，成本低。生物制氢技术的现状生物类群产氢效率[底物]生物类群产氢效率[底物]严格厌氧细菌葡萄糖嗜热古细菌乙酸兼性厌氧细菌葡萄糖光合细菌琥珀酸固氮菌—葡萄糖光合细菌苹果酸瘤胃细菌葡萄糖纤维素分解菌纤维素好氧菌葡萄糖蓝细菌生物制氢技术的前景我国目前已经在哈尔滨工业大学建立中试规模的生物发酵制氢，日产。细菌产氢效率32热化工转化技术国际生物质利用简况我国生物质利用设想烃类分解生成氢气和炭黑氨裂解制氢——氨合成的逆反应，生成的氢中不含，可用于低温燃料电池。催化水解制氢常温下可制得高纯度的氢，且不含，在溶液中稳定，存储效率高，催化剂和反应物可循环利用，适合做燃料电池或内燃机的燃料源。）基本原理：,

℃无催化剂的条件下，一定值即可发生反应。，常温下半分钟就水解掉一半；，常温下半衰期长达一年。平时必须保存了强碱性溶液中。其他制氢方法硫化氢分解制氢—产物分离、催化剂太阳能直接制氢—太阳能电池板与水电解槽辐射性催化剂制氢各种化工过程副产氢气的回收不容忽视的资源电解食盐制碱，发酵制酒精，合成氨化肥工业以及石油炼制工业具有大量氢气产生。电子共振裂解水陶瓷和水反应制取氢气采用新型氧化物材料“铁改性稀土高氧化物”，利用温度摆动℃并配合甲烷和水汽交换实现了低温、无催化剂的制氢新方法。分两步：）利用氧化物材料放出的点阵氧来氧化甲烷而制得氢）利用水汽氧化该氧化物材料使其恢复原态，同时得到氢。恢复后的氧化物可以重复使用。调节点阵中的氧的释放量，是氧化甲烷制氢的关键，释放太多容易生成水和二氧化碳，太少则有炭黑沉积氧化物表面。有中科院和美国佐治亚理工大学联合开发。40氢气中的杂质水电解制氢常见的杂质是水汽和氧气，通常占。重油裂解制氢重油裂化干气组成：等烃类组分。煤制氢中的杂质与石油类制氢的最大区别是含有杂环化合物。41为什么要纯化能源工业要求燃料电池的要求，要求只能含有以下的和。石油加工业的要求加氢脱硫，加氢精制均需要较纯的氢气。现代工业的要求冶金工业；天然食用油加氢；重水厂；分析试验的标准气；电子工业中的应用大规模集成电路，需用个纯度的氢气；真空材料的生产过程中；电子管、离子管、激光管等；非晶硅太阳能电池和光导纤维的制造。总体上分为物理方法和化学方法。催化钝化：金属氢化物法储氢材料与氢进行反应，对氢有高度选择性。储氢材料用来提纯氢气：储氢合金又稀土系,钛系,锆系,镁系等。低温下吸氢，高温下放氢。上述方法氢的处理量不大，适合实验室使用。43氢气的纯化方法低温吸附法：

低温条件下，可制得的超高纯氢气。通常用的吸附剂有：活性炭、分子筛和硅胶等。低温分离生产纯度低，但可大规模生产。变压吸附分离（）

要求处理的原料气是富氢的，氢的体积含量最小要大于无机膜分离

采用钯合金膜可制得以上的超高纯氢。机制为原子扩散。4·4膜的分离原理：膜法气体分离的基本原理是根据混合气体各组分在眼里的推动下透过膜的传递速率不同，从而达到分离目的。不同结构的膜气体传递扩散方式不同，分离机理也不同。微孔扩散机理多孔介质中气体传递机理包括分子扩散、粘性流、克努森扩散及表面扩散等。45膜分离溶解扩散机理（）气体通过非多孔膜的传递过程一般用溶解扩散机理来解释。分三步：吸附过程——气体在膜的上游侧表面吸附溶解；扩散过程——吸附溶解在膜上游侧表面的气体在浓度差的推动下扩散透过膜；解析过程——膜下游侧表面的气体解吸。气体在膜内的渗透扩散过程是速率控制步骤。膜的种类：47无机膜、有机膜以及无机有机复合膜。大连物化所的中空纤维分离膜，并实现工业化，经二级膜可以获得的氢。无机钯膜的发展方向金属基选择渗氢膜的钯钇合金渗氢率是钯银合金的倍多。合金膜是分离氢同位素的高效分离膜。难熔金属膜是以难熔金属为材料，具有很高的渗氢系数。氢气纯化方法的比较典型原料

氢气纯

回收率使用规气

度/%

/%

模备注催化纯化与氢气进行催化含氧的氢法

反应除去氧

气流99.999

99规模小至大一般用于提高电解质制氢法氢气的纯度有机物、铝、汞、碳和硫的化合物会使催化剂中毒聚合物薄气体通过渗透薄炼油厂废膜扩散法膜的扩散速率不气和氨吹同

扫气92-9885小至大氦、二氧化碳和水也可能渗透过规模

薄膜金属氢化氢同金属生成金反应>物分离法属氢化物的可逆氨吹扫气99.9999

75-95小至大氧、氮、一氧化碳和硫使氢吸附规模

中毒低温吸附剂对氢源中杂质的选择吸附液氮温度下吸附氢含量为99.5%99.9999

约95小至大先采用冷凝干燥除水，再经过催规