制氢技术简介
制氢的方法
制氢的方法
什么是制氢？
制氢，又称氢制技术，是指利用氢原料以及电解或催化装置技术，把氢分离、提纯出来的技术过程。
制氢用于制造汽油机燃料、发电机燃料等，也可以用作工业原料，如制备硝酸、氨、甲醛、二氧化碳等。
制氢的常用方法主要有四种：
一、电解制氢
电解制氢是一种经济、实用的氢气制取方法，可应用于各种不同的氢源，比如水、硫酸、甲醇、乙醇等。
二、催化制氢
催化制氢是利用催化剂使氢气通过催化剂进行转化，从而达到制氢的目的。
常用的催化剂有金属催化剂和金属氧化物催化剂。
三、天然气制氢
天然气制氢是利用天然气的变化，将其中的氢气分离出来，以达到制氢目的。
这种方法利用的氢气源一般是天然气中的甲烷，通常采用催化裂解（SMR）、铁氧化物热分解（FTS）以及热催化裂解（HDN）等技术来制取氢气。
四、化学变化制氢
化学变化制氢以有机物为物质源，通过化学反应来把氢气分离出来。
其中主要物质源是甲醇、乙醇、乙醚、乙酸、甲烷等，可以采用水解反应、叔丁基化反应和失水反应等方法。
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制氢技术介绍
制氢技术介绍制氢技术有：电解水制氢、水煤气法制氢、由石油热裂的合成气和天然气制氢、焦炉煤气冷冻制氢、电解食盐水的副产氢、酿造工业副产、铁与水蒸气反应制氢。
一、电解水制氢多采用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽（外形似压滤机）来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。
阳极出氧气，阴极出氢气。
该方法成本较高，但产品纯度大，可直接生产99.7%以上纯度的氢气。
这种纯度的氢气常供：1、电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等。
2、粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂。
3、制取多晶硅、锗等半导体原材料。
4、油脂氢化。
5、双氢内冷发电机中的冷却气等。
像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。
二、水煤气法制氢用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气（C+H2O→CO+H2—热）。
净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2（CO+H2O→CO2+H2）可得含氢量在80%以上的气体，再压入水中以溶去CO2，再通过含氨蚁酸亚铜（或含氨乙酸亚铜）溶液中除去残存的CO而得较纯氢气。
这种方法制氢成本较低产量很大，设备较多，在合成氨厂多用此法。
有的还把CO与H2合成甲醇，还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。
像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。
三、由石油热裂的合成气和天然气制氢石油热裂副产的氢气产量很大，常用于汽油加氢，石油化工和化肥厂所需的氢气，这种制氢方法在世界上很多国家都采用，在我国的石油化工基地如在庆化肥厂，渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气。
四、焦炉煤气冷冻制氢把经初步提净的焦炉气冷冻加压，使其他气体液化而剩下氢气。
此法在少数地方采用五、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。
像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。
六、酿造工业副产用玉米发酵丙酮、丁醇时，发酵罐的废气中有1/3以上的氢气，经多次提纯后可生产普氢（97%以上），把普氢通过用液氮冷却到—100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质（如少量N2）可制取纯氢（99.99%以上），像北京酿酒厂就生产这种副产氢，用来烧制石英制品和供外单位用。
氢能与制氢技术
氢能与制氢技术氢能与制氢技术一、氢能简介氢能作为一种清洁、可再生的能源形式，在解决能源危机和环境污染问题上具有巨大潜力。
氢能源可以通过制氢技术获得，其特点是高能量密度、可储存性强和零排放。
二、制氢技术分类1. 热化学法：a. 蒸汽重整法：将天然气或生物质等碳氢化合物与水蒸气在催化剂的作用下反应，产生氢气；b. 气化法：将固体或液体燃料在高温和压力环境下气化，得到氢气。
2. 电化学法：a. 水电解法：利用电能将水分解成氢气和氧气；b. 超级电容器法：应用超级电容器的特性，通过吸附和电解过程产生氢气；c. 光电解法：利用太阳能或其他可再生能源通过光电效应将水中的氢和氧分解，得到氢气。
3. 生物法：a. 生物质发酵法：利用微生物菌种对有机物质进行发酵，产生可燃性气体，包括氢气。
三、制氢技术进展与挑战1. 进展：a. 热化学法制氢技术已经成熟并得到广泛应用，具有较高的效率；b. 电化学法的技术不断发展，新型电解设备和催化剂的研究推动了其效率的提升；c. 生物法作为一种可持续制氢技术，具有潜力得到更广泛的应用。
2. 挑战：a. 制氢过程中的能源效率仍需提高，以降低制氢成本；b. 储氢和输送技术需要进一步创新，以确保氢气的安全性和可用性；c. 催化剂的研发和使用寿命问题是制约技术进展的关键。
四、未来发展方向1. 提高制氢技术能源效率，降低制氢成本；2. 发展可再生能源与制氢技术的结合，提高氢能的可持续性；3. 系统化推进氢能基础设施建设，促进氢能的商业化应用；4. 推动国际合作，共同解决氢能和制氢技术发展中的挑战。
五、结论氢能与制氢技术在能源转型和可持续发展中具有重要地位。
各种制氢技术的不断发展为氢能的应用提供了多样化的选择。
然而，制氢技术的进一步提高还面临一些技术和经济上的挑战。
只有加强国际合作，持续创新和推动相关政策的支持，才能实现氢能与制氢技术的可持续发展和广泛应用。
核能制氢技术总结
核能制氢技术总结核能制氢技术是一种利用核能源来产生氢气的技术。
以下是对核能制氢技术的总结：1.原理：核能制氢技术主要基于两种方法，即核裂变和核聚变。
核裂变是指将重核（如铀、钚等）分裂成较轻的核，并释放出巨大能量的过程。
核聚变则是将轻核（如氘、氚等）聚合成更重的核，同样也会释放出巨大能量。
这些能量可以用来驱动水分解反应，产生氢气。
2.优势：核能制氢技术具有以下几个优势：●高能量密度：核能源具有极高的能量密度，可以在相对较小的空间中产生大量的氢气。
●持续供应：核能源可持续利用，不受自然条件的限制，能够提供长期稳定的氢气供应。
●无碳排放：核能源在产生氢气的过程中不会产生二氧化碳等温室气体，对环境友好。
3.技术挑战：核能制氢技术仍面临一些挑战：●安全性：核能源具有较高的风险，需要严格的安全措施来防止辐射泄漏和核事故的发生。
●废物处理：核能源产生的废物需要进行安全处理和储存，以防止对环境和人类健康造成危害。
●经济性：目前核能制氢技术的成本较高，需要进一步研究和发展，降低生产成本。
●应用范围受限：核能制氢技术目前主要应用于工业和能源领域，应用范围受到一定限制。
4.应用前景：核能制氢技术在未来的能源领域具有广阔的应用前景。
氢气被视为一种清洁能源，可以用于交通运输、工业用途和能源储存等方面。
利用核能制氢技术生产的氢气可以替代传统的化石燃料，减少对化石能源的依赖，促进可持续发展。
核能制氢技术是一项具有潜力的技术，可以为氢能源的发展提供可靠的供应，并对减少碳排放和保护环境做出贡献。
然而，仍需进一步研究和发展，解决其中的技术和经济挑战，以实现可持续、安全和经济高效的核能制氢。
五种制氢方法
五种制氢方法制氢是指将一些化合物、水或者其他可氧化的物质转化成氢气的过程。
随着现代工业的快速发展，制氢技术也在不断创新，现在已经有了多种制氢方法。
以下将介绍其中的五种方法。
1. 蒸汽重整法蒸汽重整法是最广泛使用的制氢方法之一，其原理是将天然气或石油中的烃类物质，如甲烷、丙烷等，通过加热蒸汽反应生成氢气和二氧化碳。
这种方法操作简便，成本低廉，但也存在一些问题，如需要原料气的纯度较高，且二氧化碳的排放会对环境造成负面影响。
2. 电解水法电解水法是将水分解成氢气和氧气的方法。
在电解水过程中，将电流通过水，使水分子分解，生成氢气和氧气。
这种方法无需使用昂贵的催化剂，对环境影响小，但制氢效率较低。
3. 氨分解法氨分解法是制氢的一种高效方法。
在氨分解过程中，氨被加热到高温（700℃ - 1000℃），分解成氢气和氮气，这种方法制氢纯度较高，但需要高温条件，操作较为复杂。
4. 煤炭气化法煤炭气化法是将煤炭加热到高温，使其分解为一系列气体的方法。
在煤炭气化过程中，产生一部分氢气，这种气体经过分离、过滤等多种处理后，可以得到较为纯净的氢气。
这种方法制氢效率高，但是需要大量煤炭资源，会对环境造成较大的负面影响。
5. 光电水裂解法光电水裂解法是制氢的一种新技术，该方法利用太阳能将水分解为氢和氧气。
光电水裂解法克服了电解水过程中电极化和能量损失的问题，制氢效率较高，同时还能减少碳排放。
但是该技术还处于研究阶段，需要更多的实践进行验证。
综上所述，以上五种制氢方法均有各自的优缺点。
未来的制氢技术应该是集多种方法之利于一体，以提高制氢效率和纯度，减少对环境的损害。
制氢的方法和基本原理
制氢的方法和基本原理氢是地球上最丰富的元素，也是最重要的能源之一。
它是发电、生产液体燃料和催化剂以及制造合成材料的关键原料。
因此，大量研究已经开始寻找有效的方法来制备氢。
一、电解水的方法电解水可以把水分解成氢气和氧气两种气体，这是一种简单有效的制氢方法。
电解反应是一种通过给定电流加热水蒸发时，水分子被电子分裂成氢原子和氧原子的反应过程。
这种反应通过电解单元内的两个钛压板实现，它们分别由一层碳和一层钛构成，它们分别被接在正极和负极上。
当电流流过它们时，正极将水中的氢离开，而负极将水中的氧离开。
二、燃烧反应的方法燃烧反应是一种将某种有机物配合水气转化为氢气的反应。
它通过将一定数量的化合物（如碳氢化合物和烷基化合物）与足够量的氧气混合并在一定温度和压力下燃烧来实现。
燃烧反应可以分解有机物，产出大量氢气和二氧化碳，而生物微处理则可以通常的用于分解废水中的有机物并产生氢气。
三、金属氢化物的方法金属氢化物可以把金属溶解在浓氢溶液中，将金属与氢结合形成金属氢化物，释放出大量氢气。
金属氢化物法是一种用可再生金属制备氢气得到了广泛应用。
这种方法首先将铁或铝等可再生金属溶解在浓氢溶液中，然后将金属溶剂与氢反应，释放出氢气。
本文讨论了三种制氢方法：电解、燃烧反应和金属氢化物法，它们在制备氢气时都有一定的优点，可以根据实际情况选择合适的制氢方法。
制氢的基本原理是给定部分能量使水分子发生析裂，形成氢气和氧气，并且可以利用燃烧反应将有机物与水转化为氢气，最后可以使用金属氢化物法将其转化为可再生的氢气。
综上，科学家可以更好地控制它们，利用能源和资源节约的优势，使氢的利用更加有效率。
氢气制备和提纯方法和技术详解
氢气制备和提纯方法和技术详解氢气制备的方法主要有以下几种：1.碳氢化合物蒸气重整：该方法将碳氢化合物（如天然气、石油、煤等）与水蒸气在催化剂的作用下反应生成氢气和一氧化碳。
常用的催化剂包括镍、钛、铬等金属。
2.电解水制氢：该方法是将水进行电解，通过电解过程将水分解为氢气和氧气。
正极产生氢气，负极产生氧气。
电解水制氢的优点是纯度高，但能源消耗较大。
3.高温蒸汽法：该方法是将高温蒸汽与可还原物质（如金属铁、钠等）反应，生成氢气和相应的氧化物。
这种方法的局限性较大，只能处理特定种类的物质。
4.太阳能分解水制氢：太阳能可以通过光解水的方式，将水分解为氢气和氧气。
这种方法具有可再生能源的特点，但目前技术上仍存在一些挑战。
氢气的提纯方法主要有以下几种：1.吸附法：该方法利用吸附剂对氢气进行吸附，去除杂质气体。
常用的吸附剂包括活性炭、分子筛等。
2.冷却法：该方法利用氢气和其他杂质气体在不同温度下的冷凝点差异，通过冷却和凝结将杂质气体分离出去。
3.压缩法：该方法利用氢气与其他气体的压缩性质不同，通过适当增加或减少压力，将氢气分离出来。
4.催化法：该方法利用催化剂对氢气进行催化反应，去除杂质气体。
常用的催化剂包括铜、铁、镍等金属。
另外，为了确保氢气的纯度和安全性，还需要进行以下方面的技术处理：1.压力控制：在制备和存储过程中，需要对氢气的压力进行严格控制，以确保氢气的安全。
2.温度控制：温度的控制可以避免氢气在制备和提纯过程中的异常反应，保证氢气的质量和纯度。
3.安全处理：氢气是一种易燃易爆的气体，在处理过程中需要遵循相关的安全操作规程，采取预防措施，确保作业的安全。
4.氢气的储存和输送：氢气储存和输送过程中，需要采用适当的容器和管道系统，防止泄漏和事故发生。
总结起来，氢气制备和提纯是一项复杂的技术工艺，需要根据具体情况选择合适的制备和提纯方法，并结合适当的技术处理，以确保氢气的质量和安全性。
未来，随着氢能源的进一步发展和应用，对氢气制备和提纯技术的要求将变得更加严格和复杂。
《制氢技术简介》课件
制氢技术的优势
1 环保
燃烧氢气时无二氧化碳排放，对环境友好。
2 节能
可以利用再生能源制氢，提高能源利用效率。
3 替代石油
制氢技术应用广泛，可替代石油等化石燃料，减少对有限资源的依赖。
制氢技术简介
本课件将介绍制氢技术的原理、种类、应用和优势。通过化学或物理手段， 制氢技术可以将水分子中的氢离子与电子分离，形成氢气。
什么是制氢技术
制氢技术利用化学或物理手段将水分子中的氢离子（质子）与电子分离，形 成氢气。它是一种重要的能源转化方式，具有广泛的应用前景化石燃料重整法和生物法等。
2 物理分离法
包括氢渗透膜法、原子吸附法和离子膜抽提法等。
制氢技术的应用
燃料电池
将氢气和氧气反应产生电能，作为清洁能源应 用于交通和能源领域。
合成氨生产
利用制氢技术作为合成氨生产的重要步骤。
氢化制氢
利用氢气与有机物反应制备高纯度的氢化物。
汽车燃料
氢气作为汽车燃料，零排放，成为未来发展的 方向。
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(1) 碱性水溶液电解
(2) 质子膜电解水发生器
2OH-→ H2O ＋ O2+2e
2H2O+2e →Fra bibliotek2OH- + H2
采用Ni或 合金电极 效率～ ％ 合金电极， 采用 或Ni合金电极，效率～75％ SPE电解水技术的主要问题是质子交 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。 换膜和电极材料的价格昂贵。
五、制氢技术简介
1. 化石燃料制氢 目前主要的制氢方法 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、 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。 高品质热能和电能的产生方法，都是首先要解决的问题。
碳黑
CH4
裂 解 炉
H2
甲烷的部分氧化： 甲烷的部分氧化： CH4+O2 → CO(g)+H2(g)
SMR反应利用有机物高温下与 反应利用有机物高温下与 水的反应，不仅自身脱氢，同时 水的反应，不仅自身脱氢， 将水中的氢解放出来。 将水中的氢解放出来。 此法也适于生物质制氢。 此法也适于生物质制氢。
五、制氢技术简介
4、光催化制氢体系 、 半导体光 催化制氢 Z-型体系 型体系 光催化法 悬浮体系 光催化法 光电化学 体系制氢
M.Gratzel, et al, Nature, 1991, 353: 737; Nature,1998, 395: 583; S.U.M. Khan, et al, Science, 2002, 297: 2243; Z.G.Zou, et al., Nature, 2001, 414, 625.
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， 关闭裂解炉使天然气发生裂解反应， 产生氢气和碳黑。 产生氢气和碳黑。
五、制氢技术简介
(3) 煤汽化： 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） （ ） （ ）
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五、制氢技术简介
2、电解水制氢 、
正极： 正极： 2OH－ → H2O + O2 + 2e φ = 0.401V 负极： － 负极： 2H2O + 2e → 2OH－ + H2 φ =－0.828V
理论分解电压1.23V，每1Kg氢电耗为 32.9 KWh 。实际为～46.8KWh。 ， 实际为～ 理论分解电压 氢电耗为 。
全球年产氢： 全球年产氢： 5000亿Nm3 亿 化石燃料制氢 占96% 合成氨：50％ 合成氨： ％ 石油精练： ％ 石油精练：37％ 甲醇合成：8％ 甲醇合成： ％
五、制氢技术简介
1、化石燃料制氢 、 (1) 甲烷重整 甲烷重整(Steam Methane Reformation, SMR ) (2) 天然气热解制氢
五、相关公司
天津市大陆制氢设备有限公司 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发动机公司氢能系统 ARIEMA公司氢与燃料电池技术 Aries Ingeniería 公司 Avlence公司燃料处理技术 Shell公司氢子公司 Babcock-Hitachi公司 BOC集团氢气供应The BOC Group
一、目前的能源结构与现状
中国
40%
世界 石油 其他 其
17%
75%
煤
石 油
天然气 其他 煤 其
24%
天然气
2% 6%
10%
26%
CxHy + O2
H2O + CO2 + SO2 + NOx
世界能源主要依赖不可再生的化石资源； 世界能源主要依赖不可再生的化石资源； 我国能源结构面临经济发展和环境保护的双层压力； 我国能源结构面临经济发展和环境保护的双层压力； 氢能作为理想的清洁的可再生的二次能源， 氢能作为理想的清洁的可再生的二次能源，其形成的关键是廉价 的氢源； 的氢源； 太阳能资源丰富、普遍、经济、洁净。 太阳能资源丰富、普遍、经济、洁净。太阳能光分解水技术可望 获得廉价的氢气，还可就地生产。 获得廉价的氢气，还可就地生产。
Photosynthesis
太阳能 ＋ 水 ＝ 氢？
三、氢能经济的缘起
氢能经济的构想
Chrysler Natrium 车(2001)
四、氢能技术的难点
1. 如何实现大规模地廉价制氢？—制氢 如何实现大规模地廉价制氢？ 制氢 2. 如何经济、合理、安全地储存氢？—储氢 如何经济、合理、安全地储存氢？ 储氢 3. 如何高效率、低成本地利用氢？—利用氢 如何高效率、低成本地利用氢？ 利用氢
(2) 生物制氢技术
藻类和蓝细菌光解水； 藻类和蓝细菌光解水； 光合细菌光分解有机物； 光合细菌光分解有机物； 有机物发酵制氢； 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。 生物质热解或气化制氢。
五、制氢技术简介
(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， 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， 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。 和 的气体，进一步转化为氢气。 先得到含 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 生物过程包括 ） 包括 如绿藻)的代谢功能 气；2）利用某些微生物 如绿藻 的代谢功能，通过光化学分解 ）利用某些微生物(如绿藻 的代谢功能， 反应产生氢。 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。 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 生物过程适合做民用燃料，大规模制氢不经济， 阶段。 阶段。
隔膜:全氟磺酸膜 隔膜 全氟磺酸膜 (Nafion) 阴极:Pt黑 阴极 黑 阳极:Pt、 等的 阳极 、Ir等的 合金或氧化物
五、制氢技术简介
3、生物质制氢 、 (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； 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 2等较少，生长时所需 低污染性，生物质硫、氮含量低、燃烧生成SO 等较少， CO2相当于排放量，因而 相当于排放量，因而CO2净排放量近似于零，可减轻温室效应； 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； 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。 总量十分丰富，仅次于煤炭、石油和天然气。
五、制氢技术简介
光催化制氢的关键科技难题 太阳光利 用率低 光量子产率 低(约4 %) 约 效率低 能级 不匹配
新型、 新型、高效 光催化材料
逆反应 载流子复合
五、制氢技术简介
光催化制氢的关键科技难题
太阳光谱图
UV Visible Infrared λ683 1.80eV λ400 3.07eV
二、太阳能利用的基本途径
1、光-热转换 、 热转换 2、光电转换 、
a) 光伏电池 b) 光电化学电池 c) 染料敏化光电化学电池
Fuels CO 2 Sugar
光 化学能转化
O2 H
e 2
sc
HO 2 O 2
M
H2O
Semiconductor/Liquid Junctions
3、光－化学能转换 、
<5%
48%
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
五、相关机构
The Mountain States Hydrogen Business Council (MSHBC) 德国氢与燃料电池协会 The German Hydrogen and Fuel Cell Association (DWV) 国际氢经济合作组织 The International Partnership for the Hydrogen Economy 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The American Hydrogen Association (AHA) 美国氢与燃料电池研发信息中心 欧洲氢协会
BIT
制氢技术简介
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Contents
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目前的能源结构与现状 太阳能利用的基本途径 氢能经济缘起 氢能技术的难点 制氢技术简介 相关公司和机构