氢能源的应用
氢能技术的应用和前景

氢能技术的应用和前景氢能技术是指利用氢气进行能源转换的技术,它是清洁能源的重要组成部分。
在氢能技术应用的过程中,氢气可以被用于燃料电池、燃烧发电、光伏发电等领域。
同时氢气作为一种绿色清洁能源,无污染、无排放、易于获取、能够进行存储和运输,在替代传统化石燃料方面有着广泛的应用前景。
本文将主要从以下几个角度介绍氢气技术的应用和前景。
一、氢能技术在交通领域的应用随着城市化进程的加速和人口数量的不断增长,交通问题变得日益严重。
饱和的道路、拥堵的公共交通和不断上涨的油价,已经成为了城市居民集体面临的问题。
而在这样的背景下,氢能技术在交通领域的应用无疑是一种切实可行的解决方案。
首先,氢气车的运行成本低。
由于氢气车在使用的时候,只需要加氢而不需要加油,因此只需要支付氢气的成本,相比于传统燃油车的使用成本大大降低。
其次,氢气车的运行没有废气排放。
氢气在燃烧的时候只会产生水和氧气,而不会产生有害的二氧化碳、二氧化硫等废气。
这对于缓解环境污染和改善空气质量具有非常重要的意义。
最后,氢气车具有很高的安全性。
虽然氢气是一种易燃易爆的气体,但是现在氢气车的安全性能已经得到大大提升,通过燃烧氢气产生的能量比燃油车低,即便在遇到意外情况时,也能够保证车辆的安全性。
二、氢能技术在能源领域的应用在能源领域中,氢能技术也有着广泛的应用前景。
作为一种清洁能源,氢气可以被利用于燃料电池、燃烧发电、光伏发电等领域。
燃料电池是利用氢气和氧气进行反应来产生电能的一种技术。
由于燃料电池在使用的时候只会产生水和氧气,因此它是一种非常环保而且极具潜力的清洁能源。
目前,燃料电池在电动汽车、航空航天等领域得到了广泛的应用。
燃烧发电则是指将氢气燃烧产生的热能转化为电能。
由于燃烧氢气不会产生有害废气,因此燃烧发电也是一种非常环保的清洁能源。
同时,氢气可以通过管道进行运输,因此在能源领域有着极佳的使用优势。
光伏发电则是利用太阳能发电的一种技术。
氢气在光伏发电中扮演着非常重要的角色,通过将太阳能转化为氢气来储存能量,然后在需要的时候释放出来来产生电能。
氢燃料电池应用场景

氢燃料电池应用场景介绍氢燃料电池是一种通过将氢气与氧气反应产生电能的设备。
它拥有快速充电、无污染、零排放等优点,因此被广泛应用于各个领域。
本文将详细探讨氢燃料电池的应用场景及其优势。
交通运输公交车氢燃料电池公交车是氢能技术的重要应用之一。
相比传统燃油公交车,氢燃料电池公交车具有零排放、低噪音、长续航等特点。
它们可以为城市交通运输提供更环保、高效的解决方案。
轿车氢燃料电池轿车是未来汽车行业的一个重要发展方向。
与传统燃油车相比,氢燃料电池车辆具有更好的续航里程,快速充电和长时间使用的优势。
它们能够有效减少空气污染,并推动汽车工业朝着更可持续发展的方向发展。
港口设备氢燃料电池还可以应用于港口设备,如起重机、堆高机等。
与传统柴油设备相比,氢燃料电池设备没有尾气排放,减少噪音和空气污染,并能为港口提供更加清洁和可持续的作业环境。
工业生产动力供应氢燃料电池可以用于提供工业生产中的动力供应。
它们可以替代传统的燃油发电机组,具有高效、低噪声和零排放等优势。
在一些偏远地区或无法提供稳定电力供应的地方,氢燃料电池可以成为重要的备用能源。
储能系统由于氢燃料电池具有快速充放电、长时间储能的特点,它们可以用于工业生产中的储能系统。
在能源需求高峰期可以释放电能,平时则可以通过水电或太阳能等可再生能源进行充电,实现有效的能量利用并提高能源的可持续性。
施工设备在施工行业中,氢燃料电池设备的应用也越来越广泛。
例如,氢燃料电池发电机组可以为建筑工地提供电力,氢燃料电池叉车可以提高货物搬运效率。
氢燃料电池设备的使用可以减少噪音和空气污染,提高施工现场的环境质量。
能源存储与供应储氢系统氢燃料电池可以作为储氢系统的一种方式。
将氢气储存起来,以备不时之需。
这种储氢方式可以用于能源存储和供应,可以通过电解水生成氢气,然后进行储存。
在能源稳定供应方面具有重要意义。
氢能源站氢能源站是氢能技术的重要组成部分。
它们可以为交通运输、工业生产等提供氢气供应。
氢能源的应用和前景

氢能源的应用和前景随着能源和环境问题的日益突出,可再生能源已成为人们关注的热点话题。
氢能源作为一种最为清洁和高效的能源形式,受到了越来越多的关注和探索。
本文将从氢能源的定义、应用和前景三个方面进行讨论。
一、氢能源的定义氢能源是指利用氢的化学能转化为电能或热能的能源形式。
它不仅可以作为燃料在内燃机、燃料电池等设备中使用,还可以应用于制氢工业、钢铁工业等重工业领域。
相比于传统的化石燃料,氢能源无污染、可再生、能源效率高的特点,使其成为了今后发展的重要方向。
二、氢能源的应用1. 燃料电池燃料电池作为一种新型能源电池,是将氢、氧气等反应物直接转化为电能的设备。
它具有高效、安全、环保等特点,且不需要中间环节的转化损失,因此在汽车、船舶、飞机等领域得到广泛应用。
目前,全世界已有一些汽车和公交车采用燃料电池作为动力源,并取得了很好的经济效益。
2. 制氢工业制氢工业是将水通过水电电解、热解或化学反应等方式分解为氢气的工业。
由于氢燃料的纯净性、热值高和燃烧不产生二氧化碳等优点,因此在航空、航天、电子、核工业、石化等领域被广泛使用。
此外,用太阳能或其他可再生能源制氢,具备非常重要的环保优势。
3. 钢铁工业钢铁工业是全球最大的二氧化碳排放行业之一,其碳排放量占全球总排放量的15%左右。
而利用氢气和CO2进行化学反应,可以产生高热值气体,并降低二氧化碳排放。
因此,利用氢气降低钢铁行业的碳排放,有着非常重要的战略意义。
三、氢能源的前景由于氢能源具有高效、清洁、可再生等多种优势,它被认为是未来世界能源的一个重要发展方向。
尽管目前氢能源的技术还面临着诸多挑战,但是相信随着技术的提升和大规模生产的推广应用,氢能源将成为未来能源的主要来源之一。
同时,氢能源具有极高的战略价值,利用氢能源还可以改善环境和减少能源安全风险。
总之,氢能源的应用前景广阔,对于未来人类的发展有着非常重要的意义。
我们相信,在全球范围内的共同努力下,氢能源必将实现商业化应用,为人类的未来提供更加清洁和可持续的能源。
氢能源的应用及限制

氢能源的应用
2. 燃料电池汽车
氢能源是燃料电池汽车的动力源。燃料电池汽车使用氢气作为燃料,通过燃料电池反应将 氢气和氧气转化为电能和水蒸气。这种汽车不会产生尾气污染,而且运行安静,被视为未 来交通的重要发展方向
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氢能源的限制
氢能源的限制
2. 制造成本高
目前,制取高纯度氢气的成本仍然较高,这限制了氢能源在大规模应用中的竞争力。尽管 随着技术的进步和规模化生产的影响,制氢成本有望逐渐降低,但在短期内仍需要政府补 贴等措施来促进氢能源的发展
氢能源的限制
3. 安全隐患
虽然氢气本身不具有毒性,但在特定条件下可能会发生爆炸或者引燃。因此,在生产和应 用过程中需要严格的安全管理措施和技术规范,以确保氢能源的安全使用
氢能源的限制
氢能源的限制
尽管氢能源具有许多 优点,但是它的应用 也受到一些限制
氢能源的限制 1. 储存和运输 难度大
氢气的储存和运输难 度较大。由于氢气分 子小、易泄漏,因此 需要特殊的储存设施 和安全措施来保证其 安全性和稳定性。此 外,氢气的运输成本 也较高,需要特殊的 管道和车辆来运输
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氢能源的应 用及限制
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氢能源的应用
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氢能源的限制
氢能源的应用ຫໍສະໝຸດ 氢能源的应用氢能源是一种清洁、高 效、可再生的能源,被 广泛认为是21世纪的"
氢能源技术的应用前景

氢能源技术的应用前景随着气候变化的日益加剧和环境问题的日益严峻,人们对清洁能源的需求越来越高。
而氢能源技术作为一种非常有前途的能源技术,正逐渐受到人们的重视和关注。
那么氢能源技术的应用前景到底如何呢?以下是本文的探讨。
一、氢能源技术的基本原理在探讨氢能源技术的应用前景之前,先来了解一下氢能源技术的基本原理。
氢能源技术的核心就是利用氢气来产生能源,而产生能源的方式主要是通过燃烧氢气来产生能源。
利用氢气燃烧产生的能源是非常干净的,其排放物只有水蒸气。
这也是为什么氢能源技术一直被人们视为一种非常具有潜力的清洁能源技术的原因。
二、氢能源技术的应用前景1、交通运输领域氢能源技术可以广泛应用于交通运输领域。
车辆运行所产生的废气会造成城市空气污染,而氢燃料电池车可以完全消除这一问题。
同时,氢燃料电池车还拥有不错的行驶里程和更快的加油速度,因此在未来交通运输领域中,氢燃料电池车很可能成为主流交通工具。
2、工业领域氢能源技术在工业领域应用也非常广泛,主要应用在金属还原、化学反应、制氢、热处理等工艺中。
其中,氢气被广泛用于金属表面处理,它能够完全地取代一些传统燃气的应用,且不会对建筑物和环境带来任何影响。
3、电力领域在电力领域中,氢能源技术也有了更多的应用,比如说燃料电池,能够将氢气直接转化为电能。
燃料电池具有高效率、低污染、安全性好等特点,而且可以以交、直流等多种形式输出电能。
通过与太阳能、风能等能源技术的融合,燃料电池还可以形成一种灵活的、可存储、可移动的能源系统,为电力领域注入新的活力。
三、氢能源技术的优缺点在探讨氢能源技术的应用前景的同时,也需要了解氢能源技术的优缺点。
首先,氢能源技术可以避免环境污染和能源损失,因为它可以完全回收和再利用废气。
而且氢气作为燃料,也不会产生温室气体。
其次,受氢能源技术本身的特点所限制,它的产生成本相对较高,且氢气运输和储存也存在一些问题。
四、氢能源技术的未来发展总的来说,氢能源技术是非常具有潜力的一种新型能源技术。
氢能源在生活中的应用

氢能源在生活中的应用
氢能源在生活中的应用可以从以下几个方面进行介绍:
1. 汽车:氢能汽车是氢能源应用的代表之一。
氢气燃料电池汽车可以实现零排放,不会产生有毒废物,比较环保。
而且氢气燃料电池汽车的续航里程可以达到500公里到1000公里,而加氢的时间也可以控制在5分钟左右,使用方便。
2. 供暖:将氢作为燃料用于家庭供暖,和使用天然气和液化气的供暖是一样的,只是产生的废气是水和少量氧气。
3. 食品加工:氢气可以作为食品工业的气源,例如生产饮料的二氧化碳,发酵蔬菜的气氛调节,烤面包时增加面包体积等。
4. 电力供应:利用氢燃料电池发电可以实现高效的清洁能源供应,而且不会产生二氧化碳等有害气体,比较环保。
5. 空气净化:氢气可以作为清洁空气燃料,用于空气净化。
通过软化硬件等设备,氢气可以将雾霾和有害气体转化为水,实现清洁的空气循环。
随着氢能技术的不断发展和应用,未来氢燃料电池将在更广泛的
领域得到应用,成为清洁、高效、环保的新型能源。
氢能在能源领域的应用

氢能在能源领域的应用随着全球能源需求的不断增长,越来越多的国家开始寻找可替代的能源形式,以应对能源不足和环境污染等问题。
氢能就是其中一个备受关注的新型能源形式,其广泛的应用前景已引起了人们的广泛关注。
本文将讨论氢能在能源领域的应用,并探索氢能在未来的发展趋势。
一、氢能在交通领域的应用交通是氢能应用的一个主要领域。
通过将氢与氧气反应产生电能驱动电动汽车,可以实现零排放和节能。
由于氢能源具有高能量密度、无污染、易于储存等优点,氢能驱动的电动汽车被认为是未来汽车工业的重要方向。
目前,比亚迪、特斯拉等知名汽车制造商已经开始研发氢能电动汽车,并在一些城市建立了氢能充电站,以此推动氢能电动汽车的发展。
此外,氢能还可以被用于航空航天领域、海洋航行以及其他领域的交通运输。
二、氢能在工业领域的应用氢能在工业领域的应用也非常广泛。
由于氢气燃烧产生的热值高,而且排放的唯一产物是水蒸汽,因此氢气被广泛应用于冶金、化工、玻璃、食品等工业领域。
德国、日本等国家已经开始使用氢气作为焊接气体,而美国和欧洲的汽车制造商已经开始将氢燃料电池应用于货运车辆,以降低运输成本和环境污染。
此外,氢气还可以作为催化剂、还原剂等多种工业用途。
三、氢能在家庭领域的应用氢能在家庭领域的应用主要包括供热和供电。
氢燃料电池可以将氢和氧气反应生成电能和热能,从而实现家庭供电和供热。
此外,通过储存氢气来为燃气炉、热水器和燃气壁炉等提供能源,也是未来家庭使用氢能的一种可能性。
四、氢能未来的发展趋势尽管氢能在各个领域都被广泛应用,但它的发展仍然面临着一些挑战。
其中最大的挑战是氢气的储存和运输。
目前,氢气存储液态、气态和固态三种形式,但这些存储方式都存在着一定的安全和成本问题。
因此,氢气储运技术的发展是推广氢能的关键。
另外,控制氢气的生产和分配环节也是重要的一步,以保证氢气的源头可持续和有效。
总之,氢能在能源领域的应用前景广阔。
虽然目前还存在一些技术和成本难题,但随着技术的不断发展和政策的支持,氢能力将逐渐得到提升和推广。
氢能在电力领域的应用

氢能在电力领域的应用
氢能在电力领域的应用主要包括以下几个方面:
1. 氢燃料电池发电:氢燃料电池是一种将氢气和氧气通过电化学反应直接转换为电能的装置,它的排放物只有水,因此被认为是一种清洁、高效的发电方式。
氢燃料电池发电可以用于分布式发电、备用电源等领域。
2. 氢能储存与调峰:氢能可以作为一种大规模、长时间的储能方式,用于储存电力。
在电力需求低谷时,利用剩余电力将水电解制氢,然后将氢气储存起来;在电力需求高峰时,再将储存的氢气通过燃料电池或燃气轮机等设备转换为电能,以满足电力需求。
3. 氢能与可再生能源:氢能可以与可再生能源(如太阳能、风能等)结合,形成一种可持续的电力供应方式。
可再生能源产生的电能可以用于电解水制氢,然后将氢气储存起来或直接用于燃料电池发电,从而实现可再生能源的稳定供应。
4. 氢燃料电池汽车:氢燃料电池汽车是一种以氢气为燃料的电动汽车,它的排放物只有水,因此被认为是一种零排放的交通工具。
氢燃料电池汽车的发展可以减少对传统燃油的依赖,降低交通领域的温室气体排放。
总之,氢能在电力领域的应用具有重要的意义,它可以提高电力供应的可靠性、灵活性和可持续性,同时减少对传统化石能源的依赖,降低温室气体排放,促进能源转型和可持续发展。
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氢能源的应用摘要随着人口的增加、工业的迅速发展,人类对能源的需求越来越大。
而氢能源作为一种清洁高效的新能源越来越引起人们的重视,人们加快了氢能源开发的脚步,使得氢能源的广泛应用逐步变为可能。
当下,阻碍氢能源被广泛应用的最大瓶颈是氢气的制备、分离、储备、运输、使用、安全等。
本文将就以上几个方面介绍一下氢气的相关知识,并对氢能源的应用前景做相关阐述。
关键词:氢气的制备;分离;储备;运输;使用;安全问题;应用前景目录一、氢的基本性质二、氢气制备化石燃料制氢电解水制氢生物质制氢光催化制氢三、氢分离与提纯四、储氢方法高压储氢液态储氢储氢合金和金属氢化物无机非金属储氢材料五、氢能源的应用正文一、氢的基本性质氢原子H代表了最基本的原子结构:一个仅由一个质子构成的原子核和原子核外的一个电子,因此是原子结构研究的模型体系。
氢原子的一些基本性质见下表氢的同位素有氕氘氚,氘或称重氢,原子核中含一个质子和一个中子。
D是一种稳定的同位素。
D的氧化物称为重水,工业上通过富集海水中的重水来得到纯的重水,重水在核反应中能作为快中子的吸收剂,对生物体有微毒性。
重水在核反应中也作为中子的减速剂,以提高核裂变反应引发的几率。
原子核中有两个中子的同位素称为氚。
氚不稳定,现在主要通过中子照射Li同位素制备得到。
氚的主要用途是在核聚变中,氚与氚的聚变反应可放出17.6MeV的能量。
氚对人体有一定的伤害,但由于其半衰期短,因此危害性较小。
氢气是最简单的双原子分子,两个电子自旋相反,因此氢气呈抗磁性。
无论气态、液态还是固态,氢气都是绝缘体。
液态氢常用作高密度氢气存储介质,主要用于火箭推进剂燃料。
液态氢需要在低温下贮藏,低温系统的故障将导致氢气的泄露,因此在液态氢气的存储和运输过程中应十分小心。
原子核聚变反应生成新的元素,同时反应中质量的改变伴随着能量的释放和吸收,氢元素的聚变反应能释放大量能量,而生成质量高于铁原子的原子核的聚变反应则吸收能量。
最常见的聚变反应是氢的两种同位素之间的聚变。
聚变释放的是原子核中核子的结合能。
在形成原子核时,每个核子都会受到相邻核子的短程吸引力,由于核子数较小的原子核中位于表面的核子数目较多,收到的吸引力较小,因此每个核子的结合力随原子序数的增加而增加,担当原子核直径约为4个核子时达到饱和。
与此同时带正电的原子核和质子会由于库伦力二相互排斥,从而释放出大量能量。
二、氢气制备1、煤炭制氢煤炭制氢是以煤炭为还原剂,水蒸气为氧化剂,在高温下将炭转化为CO和H2为主的合成气。
经过煤气净化、CO转化以及H2提纯等生产环节生产H2。
化学反应过程为:C+H2O=CO+H2CO+H2O=CO2+H2煤炭制氢技术已相当成熟,已经被商品化,但是此法比较复杂,制氢成本高,制备过程中产生的CO2会造成温室效应。
2、天然气制氢天然气制氢包括甲烷水蒸气重整,部分氧化,自热重整三步。
水蒸气重整是甲烷和水蒸气吸热转化为H2和CO。
CH4+H2O=CO+H2反应所需热量由甲烷燃烧产生的热量来供应。
发生这个过程所需温度为700-800摄氏度,产物为CO和H2,CO再通过水汽转移反应进一步转化为CO2和H2。
天然气部分氧化制氢过程就是通过甲烷和氧气的部分燃烧释放出的CO和H2。
CH4+O2=CO+H2这个过称谓放热反应,不需要额外的供热源。
自热重整是结合水蒸气重整过程和部分氧化过程,总的反应是放热反应。
自热重整过程产生的氢气需要经过净化处理,,这大大增加了制氢的成本。
3、电解水制氢电解水时,由于纯水的电离度小,导电能力低,所以需要加入电解质,以增加溶液的导电能力,是谁能够顺利的电解成为氢气和氧气。
在电解质水溶液中通入直流电时,分解出的物质与原来的电解质完全没有关系,别分解的物质是谁,而电解质仍然留在水中。
以氢氧化钾为例。
阴极 2H2O+2e=H2+2OH阳极 2OH-2e=O2+H2O总反应方程式 H2O=H2+O24、生物质制氢(1)光合生物制氢光合细菌产氢过程可以通过两种途径实现:通过绿藻和蓝细菌的生物光合作用、合细菌的光发酵。
蓝藻和绿藻的直接光合作用产氢过程是利用太阳能直接将水分解成氢气和氧气。
化学反应方程式为H2O+hv=O2+H+Fd(red)(4e)= Fd(red)(4e)+H=Fd(ox)+2H2或H2O+CO2=C6H12O6+O2C6H12O6+H2O=H2+CO2(2)光生物反应器在光生物反应器中,光能被转化成生物化学能。
光生物反应器区别于其他普通反应器的最基本因素为:反应器是透明的,使光最大限度透过;能源是瞬时的,不能存储在反应器中;细胞发生自身遮蔽。
自身遮蔽导致额外吸收的能量发生损失,荧光和热会使温度升高,生物反应器需要附加冷却系统。
反应器的厚度通常较小,从而增加反应器面积与体积比,避免细胞自我遮蔽的影响。
5、光催化制氢半导体的电子结构是定半导体光催化剂性能的重要因素之一。
半导体是由价带和导带构成的;半导体的价带和导带之间的能量差为带隙能量。
当没有受到光的激发时,半导体的电子和空穴都位于半导体的价带中;当半导体受到光的激发,且光的能量大于或等于半导体的带隙能量时,价带中的电子吸收来自光子的能量,被激发到半导体的导带上,而在半导体的价带上留下带正电和的空穴。
在很短的时间内,光生电子和光生空穴会在半导体体相内或表面上迅速复合,同时释放出热能和光能。
迁移到催化剂表面,而没有发生复合的电子和空穴分别还原或氧化吸附在催化剂表面的反应物。
在催化剂表面发生的还原反应就是光催化制氢的原理,而在催化剂表面发生的氧化反应就是光催化净化空气的原理。
三、氢分离与提纯氢气的提纯方法可分为物理法和化学法,其中化学法包括催化钝化,物理法包括低温吸附法,金属氢化物净化法,变压吸附法,此外还有钯膜扩散法,中空纤维膜扩散法等。
目前,回收氢气的工业方法有变压吸附法,膜分离法和深冷分离法等。
1、变压吸附变压吸附是根据在常温下,吸附剂对氢气中杂质组分在两种压力下的吸附容量不同而进行气体分离的,以达到纯化氢气的目的。
变压吸附法之所以能取得长足发展,是因为他与他方法相比有很多优点:原料范围广,对化肥厂为期、炼油厂石油干气、乙烯尾气等各种含氢气源;能一次性去除氢气中的多种杂质成分,简化了工艺流程;处理范围大,启动方便;能耗小、操作费用低;吸附剂寿命长,并且对环境无污染。
2、膜分离气体膜分离技术是利用不同气体通过某一特定膜的透过速率不同而实现物质分离的一种化工单元操作,它主要用于各种混合气体分离,其传质推动力为膜两端的分压差,分离过程无相变,因此能耗较低,分离过程容易实现;如果气源本身就有压力,分离过程的经济性更加明显。
氢提纯系统就是利用了氢气通过膜的速度较快的特点实现了氢气和其他有机小分子的分离。
气体分离膜按材料可以分为无机膜和有机膜;而按膜形态的不同,又分为多孔膜和致密膜。
其中多孔膜可分为对称膜和不对称膜。
3、本菲尔法该方法在碳酸钾溶液中加入二乙醇胺作为活化剂,加入五氧化二钒作为腐蚀防护剂。
由于活化剂二乙醇胺的加入,使反应速率大大加快,溶液循环量相应大幅减少,投资和操作费用大大降低,同时还提高了气体的净化度。
本费尔法是热钾碱工艺中应用最广泛的方法,目前用于处理各种气体的装置数量超过了700套,其中用于合成气和制氢的装置数量要占到50%。
反应原理碳酸钾水溶液加入纯胺或氨基乙酸等活化剂后,CO2的反应历程发生了变化R2NH+CO2=R2NCOOHR2NCOOH=R2NCOO+HH+CO3=HCO3R2NCOO+H2O=R2NH+HCO3可见,R2NH在整个反应过程中只是循环利用,没有消耗。
在上述4个反应过程中,控制步骤是反应4,加入少量的烷基醇胺或氨基乙酸做活化剂,可加快反应速率,使总的CO2吸收速率大大加快。
4、深冷分离深冷分离法又称低温精馏法,实质就是气体液化技术。
通常采用机械方法,如用节流膨胀或绝热膨胀等法可得低达-210的低温;用绝热退磁法可得1K以下的低温。
深冷分离法具有氢回收率高的优点,但压缩、冷却的能耗大。
四、储氢方法1、高压储氢。
氢气的压缩有两种方式,一种是直接用压缩机将氢气压缩至储氢容器所需的压力,存储在体积较大的储氢容器中;另一种方法是,先将氢气压缩至较低的压力存储起来,加注时,先将部分气体充压,然后启动增压压缩机,使储氢容器达到所需的压力。
氢气的加注与天然气加注系统的原理是一样的,但是其操作压力更高,安全性要求很高。
氢气的加注可分为直接加注,单级储气、增压加注,单级储气、单级加注,多级储气、多级加注。
不同的加注方式氢气的利用率不同,一般来说,相同存储压力级别时,多级充气较单级充气压力更高。
此外氢气利用率还受固定容器压力、各组容器容积匹配等参数影响。
2、液态储氢液态储氢是一种深冷的氢气存储技术。
氢气经过压缩后,深冷到21K以下使之变为液氢,然后存储到特制的绝热真空容器中。
液氢一般采用车辆或船舶运输,液氢生产厂至用户较远时,可以把液氢装在专用低温绝热槽罐内,放在卡车、机车、船舶或者飞机上运输。
目前液氢的主要用途是在石化、冶金等工业中作为重要原料和物料。
氢作为一种高能燃料,其燃烧值最高,所以在航天领域得到重要应用。
3、储氢合金和金属氢化物某些金属具有很强的与氢反应的能力,在一定的温度和压力下,这些金属形成的合金能够大量吸收氢气,反应生成金属氢化物,将这些金属氢化物加热或降低氢气的压力后,他们又会分解,将存储在其中的氢释放出来,这样的合金成为储氢合金。
储氢合金吸收氢气后,这些氢以原子态存储在合金中,当其释放出来时,要经历扩散和化合的过程,这些过程受到热效应以及反应速度的制约,不易爆炸,安全程度高。
储氢合金还有很好的可逆性等特点。
4、无机非金属储氢材料无机非金属氢化物主要包含配位氢化物和分子型氢化物两种。
与金属氢化物相比,无机非金属氢化物具有不同的电子结构与成键特性,这决定了它们不同的吸放氢性能与反应机制。
在金属氢化物中,氢原子占据金属晶格的间隙,氢原子与金属原子之间主要以金属键结合。
金属氢化物的吸放氢过程通常伴随着晶格的膨胀和收缩,其反应主要取决于氢气分子在金属或者合金表面的解离或者氢原子结合形成氢气分子,以及氢原子在晶格内的扩散与迁移。
在配位氢化物中,氢原子通过与中心原子形成共价键。
因此,配位氢化物的放氢和吸氢过程分别伴随着氢化物自身结构的分解和重构,需要组成院子的扩散与迁移,从而导致较弱的吸放氢反应性。
五、氢能源的应用1、镍氢电池镍氢电池是一种碱性电池,负极由储氢材料做活性物质的氢化物构成,正极为羟基氧化镍,电解质为氢氧化钾溶液。
镍氢电池的电化学表达式为(-)M/MH|KOH(6mol/L)|Ni(OH)2/NiOOH(+)式中,M为储请合金,MH为金属氢化物。
充电过程中,Ni(OH)2被氧化为NiOOH,负极水被还原,使合金表面吸附氢,生成氢化物。