主要制氢路径及其优缺点
目前,制备氢气已经使用的有几种常见的技术包括:
(1)湿法水分解技术:采用电解或燃烧的方式将水解成氢气和氧气。优点是电解反应消耗的能量等于产生氢气的能量,无污染;缺点是投资成本高,产率低,运营、维护成本较高,可靠性低。
(2)共生反应技术:将碳基物质与氢混合,经反应产生含高碳量的产物。本技术的优点是能量消耗低,产品可直接利用;缺点是投入材料中有机化合物的碳容量低,氢量大,碳基物质的质量转化率低,经费投入较高。
(3)重整运行技术:重整烃化合物到氢气,这种方法可以把天然分馏气中的石油和气体烃转化为氢气。优点是制备出来的氢气纯度高,产率高,投资成本低;缺点是产品组分复杂,质量低,质量转换率低。
(4)改性催化技术:通过改性催化剂,将烃类物质在较低温度下解离出氢气。优点是反应温度低,能量消耗小;缺点是投入物的碳容量较低,反应中有毒气体的产生,经济效益低。——来源:OpenAI ChatGPT,仅供参考
制氢路径有四种,分别是钢铁路径、天然气路径、水解路径和有机物质分解路径。
1、钢铁路径:利用高温(1400℃左右)将钢铁氧化,生成氧气和氢气,冷却后进行气体分离。优点是廉价简单,可以再生利用;缺点是高温环境促进装置腐蚀,污染大,效率低。
2、天然气路径:用高温(800℃以上)的熔解风气在专用催化剂上解气,生成氧气和氢气,冷却后进行气体分离。优点是产量大,效率高;缺点是天然气成本偏高,副产物产率较低,污染大。
3、水解路径:利用电化学水解方式将水分解,同时生成氧气和氢气,冷却后进行气体分离。优点是操作条件容易控制,成本低,环境污染小;缺点是低效,用电量大,必须依赖外部能源。
4、有机物质分解路径:将有机物质(油、煤、秸秆)经过清洁的可再生能源进行氧化催化,产生氢气与氧气的混合气体,再经过冷却分离出氢气。优点是完全可再生,生成的氢气可以直接用于汽车燃料;缺点是精度效率低,受能源源大小影响比较大,副产物气溶胶影响大,容易造成污染。——来源:OpenAI ChatGPT,仅供参考
一、制氢路径:
1、煤气化:煤碳水合成甲烷,通过改变反应条件煤气可制备H2。这是最简单的制氢方法,具有成本低、能耗低等优点,但会造成环境污染。
2、直接电解:将水经电解分解成H2和O2但是反应耗费大量电能,存在的缺点在于输入的电能不一定会完全转换为H2能量,另外,在这种系统内产生大量的热量。
3、湿法制氢:将陴催化剂添加到水中,催化水分解成H2和O2,最常用于氢动力发动机和其它燃料电池;
4、电化学水��:将空气和液氨分解得到H2和N2,节约成本低,能耗较低,但存在的缺点在于系统不稳定,容易发生反应失控的情况。
二、各路径优缺点:
1、煤气化:优点:高效率,成本低;缺点:可能产生有毒有害气体,环境污染严重 。
2、直接电解:优点:高效,低能耗,成本低;缺点:不能很好的利用反应提供的电能,极易产生热量。
3、湿法制氢:优点:低能耗,生产成本低,氢利用率高;缺点:需要添加大量的催化剂和反应添加剂。
4、电化学水解:优点:低能耗,系统操作简单,生产成本低;缺点:反应稳定性差,容易发生反应失控。——来源:OpenAI ChatGPT,仅供参考
主要制氢路径包括:
1.煤气改性催化裂解:把可燃饱和烃类矿物油、天然气或废汽油等煤气改性处理并添加催化剂,利用促化裂解反应将烃类气体转换成氢气。优点是:操作简单、运行稳定、催化剂使用寿命长;缺点是:反应产物丰度低,反应容器压力耐受能力较低,分离脱硫等作业投资较多。
2.燃气水热裂解:也称为热裂解法,利用乙烷和烷烃催化剂及助剂经氢氧化反应,使烴类反应完全分解,以水的形式参与反应,分解到一个或几个基本位置,不会产生污染物。 优点是:反应速度快,产率高,废气净化简单;缺点是:投资较高,投资回收期较长。
3.湿法电解:湿法电解法利用电解工艺将水分解成氢气和氧气,广泛应用于发电厂的电化裂解法和海洋的质子交换膜电解法。优点是:容易控制、投入较少、操作复杂;缺点是:硫化物污染大,浓氢产率低,电解质污染易汽化,电解池容易结垢,且盐度高峰期处理复杂,反应容器耐温度较低。
4.太阳能光解:利用太阳能来进行氢分解,可以采用太阳能放电反应,根据太阳能照射强度综合计算决定设备尺寸。 优点是:投资费用低,可直接利用节能减排;缺点是:由于日本的太阳能照射强度有限,电解池结垢更容易,原料投入也较大。——来源:OpenAI ChatGPT,仅供参考
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