高純氫氣的發(fā)展及研究

 

現(xiàn)有的工業(yè)制氫主要是維持目前化工、煉油、冶金、及電子等部門的需要。主要的生產(chǎn)工藝為：水電解制氫，生物質(zhì)氣化制氫等方法，現(xiàn)階段已經(jīng)初步已形成規(guī)模。其中，電解水制氫是當(dāng)前規(guī)模化生產(chǎn)氫氣的主要方法，但目前電耗太高，一般約為 4.skwh/Nm3H2，特別是今年來能源持續(xù)漲價。此外，由中科院山西煤炭化學(xué)研究所開發(fā)的“甲醇重整制氫技術(shù)”已投人生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用，目前最大規(guī)模為360Nm3/h，并實(shí)現(xiàn)系列化、批量化生產(chǎn)。中科院大連化學(xué)物理所在國家“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“燃料電池技術(shù)”中，承擔(dān)了燃料電池電動車用“甲醇重整制氫裝置”的研制月前，已形成概念樣機(jī)。石油大學(xué)承擔(dān)的“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“從 H2S制取氫氣的擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)研究”，此方法制氫能耗低，約2.6kwh/Nm3H2，使低電耗制氫技術(shù)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

      燃料電池的研制與開發(fā)進(jìn)行了大量而有效的工作。將氫作為能源載體和新的能源系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，是70年代的事。多年來，我國氫能領(lǐng)域的專家和科學(xué)工作者在國家經(jīng)費(fèi)支持不多的困難條件下，在制氫、儲氫和氫能利用等方面取得了不少進(jìn)展和成績。氫作為能源利用應(yīng)包括以下三個方面：利用氫和氧化劑發(fā)生反應(yīng)放出的熱能，利用氫和氧化劑在催化劑作用下的電化學(xué)反應(yīng)直接獲取電能及利用氫的熱核反應(yīng)釋放出的核能。 我國早已試驗(yàn)成功的氫彈就是利用了氫的熱核反應(yīng)釋放出的核能，是氫能的一種特殊應(yīng)用。我國航天領(lǐng)域使用的以液氫為燃料的液體火箭，是氫用作為燃料能源的典型例子。近年來，我國科學(xué)工作者在這方面進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)性研究和開發(fā)性工作。西安交通大學(xué)曾進(jìn)行過“氫燃燒和動力循環(huán)的研究”及“氫燃燒流場的研究及氫火焰性能評價”。  
      浙江大學(xué)新材料所與內(nèi)燃機(jī)所合作成功的改裝了一輛燃用氫一汽油混合燃料的中巴車，通過添加約4.7Wt％氫氣進(jìn)行的氫一汽油混合燃料燃燒，平均節(jié)油率達(dá)44％。我國自行研制的30kw氫燃料電池電動汽車，計(jì)劃在2000年完成。目前，PEMFC電源系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)，將成為推動氫能利用的新動力。 我國工業(yè)制氫方法主要是以天然氣、石油、和煤為原料，在高溫下使之與水蒸氣反應(yīng)而制得，也可以用部分氧化法制得。這些制氫方法在工藝上都比較成熟，但是由化石能源和電力來換取氫能，在經(jīng)濟(jì)上和資源利用上并不合適。