氢燃料电池及储能技术综述
氢燃料电池车的燃料供应与储存技术研究

氢燃料电池车的燃料供应与储存技术研究随着人们对环保意识的不断提高,汽车行业也逐渐转向环保型的新能源汽车。
而氢燃料电池车由于其无污染、高效能源等优点,越来越受到人们的关注。
然而,氢燃料电池车的燃料供应与储存技术是实现氢能源汽车商业化的关键之一。
一、氢气的生产氢气的生产主要有三种方法:化石燃料蒸汽重整法、电解水法以及溶液电解法。
其中化石燃料蒸汽重整法是目前在工业上被广泛应用的一种方法。
其原理是将天然气、石油、煤等化石燃料在高温下和水蒸气一起反应,产生氢气和二氧化碳。
但是这种方法产生的二氧化碳对环境造成的污染很大。
因此,未来氢气的生产应该逐渐向可再生能源、如太阳能、风能等方向发展。
二、氢气的运输与储存氢气在自然状态下密度极小,存储困难,因此需要进行压缩、液化等处理才能在储存与运输中应用。
目前在储存方面使用最广泛的是高压氢气储罐,通过压缩使氢气体积缩小到原体积的1/800。
液态氢储存的安全性也得到了保障,但它需要极低的温度,储存的成本与设备的成本较高。
此外,氢气还可以使用吸附材料或金属氢化物材料进行储存。
吸附材料一般选择具有大孔径或介孔材料,优点是可以在大气压下保持氢气,而且材料成本相对较低。
三、氢气的加注氢气加注可以通过液态式加注站和压缩式加注站两种方式进行。
液态式加注站需要对氢气进行液化,而压缩式加注站只需要把氢气进一步压缩即可。
液态式加注站因其复杂度高,设备耗能大,成本高,因此未来氢气加注的发展是以压缩式气态加注为主。
在全球范围内,目前已有逐渐成熟的氢气加注方案,并且正在进行测试和试点,以实现方便、高效、安全的氢气加注。
四、未来氢燃料电池车的燃料供应与储存氢燃料电池车的发展需要实现制氢、运输、储存、加注等各个环节的深度研究和配套建设。
未来的氢燃料电池车的储存与供应应该注重以下方面:1. 统一标准制定和实施全国性的标准和规定,对储存、运输、加注等各个环节进行统一管理和标准化。
这将有助于提高整个行业的效率、提高竞争力,以及保障消费者的安全。
氢储能技术及其电力行业应用研究综述及展望

氢储能技术及其电力行业应用研究综述及展望氢储能是一种具有潜力的新兴能源储存技术,其具有存储量大、可再生、环境友好等优点,已被广泛应用于各个领域。
本文将综述氢储能技术的现状,并展望其在电力行业的应用。
一、氢储能技术简介氢储能是指将电力能量转化为氢能储存,再将氢能转化为电力能量的技术,其基本步骤包括:电解水制取氢气、氢气压缩、输送和贮存,以及氢气的利用和电能的发电。
氢气是一种理想的储能介质,它具有高的能量密度、无污染、易于运输和存储等优点,是目前最为理想的储能介质之一。
1.制氢技术氢气是氢储能技术的核心,制氢技术的成熟程度直接决定了氢储能技术的应用水平。
目前制氢技术包括蒸汽重整、电解水制氢、固体氧化物电解等。
2.氢气储存技术氢气的安全储存一直是制约氢储能技术发展的重要因素。
目前储存氢气的技术包括压缩储氢、液化储氢和固态储氢等。
3.氢能利用技术氢能利用技术是氢储能技术应用的重要环节。
氢气的利用方式主要有燃烧发电和燃料电池发电两种,燃料电池发电不仅可以高效利用氢气,还能大幅减少CO2、NOx等有害气体的排放。
1.代替燃煤发电氢气燃烧的水汽是一种无害的排放物,可以完全避免煤燃烧产生的污染物的排放,因此氢气发电作为代替燃煤的解决方案备受关注。
未来氢燃料电池可以被用来为家庭和企业供电。
2.解决电网储能问题随着可再生能源的推广和应用,电网储能问题越来越突出。
当前的电网储能技术主要包括电池等固态储能技术和抽水蓄能等动态储能技术,但是这些技术仍存在成本高、储能密度低等问题。
氢储能技术具有大容量、适应性强等特点,为解决电网储能问题提供了有力支撑。
3.发展远洋海上风电海上风能资源丰富,但是传输和储存电能面临着困难,氢储能技术则可以将海上风电集中储存,随时向岸上输送,可以完美解决该问题。
氢储能技术的广泛应用将为全球能源转型提供新的可能。
氢储能技术还需要在制氢成本、储存技术等方面进行深入研究和创新,以解决其在应用中的一些瓶颈问题,从而为实现清洁、低碳、高效的能源发展目标作出更大的贡献。
燃料电池储氢关键技术现状分析报告

燃料电池储氢关键技术现状分析报告以下是燃料电池储氢关键技术现状分析报告的参考内容:一、概述燃料电池储氢作为新兴的能源储备方式,其发展现状备受关注。
本文旨在对燃料电池储氢关键技术的现状进行分析,并探讨未来发展趋势。
二、储氢材料技术众所周知,燃料电池需要一定的储氢容器来储存氢气,以供燃料电池发电使用。
因此,储氢材料技术成为了燃料电池领域的重要研究方向。
当前,主要的储氢材料技术包括氢化物储氢、吸附储氢和化学吸附储氢等方面。
其中,氢化物储氢技术是当前应用广泛的一种方法,例如使用氢化物表面改性技术,可以显著提高储氢材料对氢气的吸收能力。
此外,吸附储氢材料具有高比表面积、易反应等优点,因此也备受关注。
三、储氢系统设计技术储氢系统作为燃料电池系统的重要组成部分,其设计对燃料电池的稳定性和性能有着重要影响。
目前,储氢系统设计技术的发展主要集中在容器材料、容器结构和储氢系统整体协调性等方面。
例如,现在的燃料电池汽车一般采用复合材料容器以替代传统的金属容器,以减少重量和提高耐腐蚀性。
此外,对于储氢系统的整体设计,需要充分考虑各组成部分的协调性,以确保储氢系统能够稳定地运行。
四、储氢技术的未来发展趋势鉴于目前存在的一些技术挑战和市场需求,未来燃料电池储氢技术的发展将主要集中在以下方面:1. 提高储氢材料储氢密度和吸放氢速率。
2. 加强储氢系统设计,提高储氢系统的安全性和整体协调性。
3. 探索新型储氢材料和储氢方式,以提高储氢效率和降低成本。
综上所述,燃料电池储氢技术在未来的应用前景较为广阔,发展潜力巨大。
在克服技术瓶颈和市场需求的共同推动下,未来燃料电池储氢技术将会实现更大的突破和进步。
氢能源储能原理及技术研究报告

氢能源储能原理及技术研究报告
一、氢能源储能原理
氢能源储能是通过将电能转化为化学能,将氢气储存,再将氢气转化为电能的方式来实现的。
氢能源储能的原理是利用电解水将水分解为氢气和氧气,将产生的氢气储存于氢气储存器中。
当需要输出电能时,通过燃料电池将氢气与氧气发生反应,释放出电能和水。
二、氢能源储能技术
1. 氢气储存技术
氢气储存技术是氢能源储存的关键技术之一。
目前主要包括气态氢气储存、液态氢气储存和固态氢气储存三种方式。
其中,液态氢气储存密度高、存储效率高,但存在传热、蒸发等问题;固态氢气储存密度更高,存储效率更高,但制备难度大、安全性较低。
气态氢气储存相对较为成熟,常用高压气瓶储存。
2. 燃料电池技术
燃料电池是将氢气与氧气在电化学反应中释放出电能和水的设备。
燃料电池技术分为直接甲醇燃料电池、正极反应为氧气还原的PEM 燃料电池和固体氧化物燃料电池等不同类型。
目前,正极反应为氧气还原的 PEM 燃料电池被广泛应用于氢能源储
能领域。
3. 电解水技术
电解水是将水分解成氢气和氧气的技术。
目前主要分为碱性电解水和 PEM 电解水两种方式。
碱性电解水技术能够在工业规模上制备氢气,并具有较高的效率和稳定性;PEM 电解水技术相对于碱性电解水技术更加节能环保,适用于小型化的氢气制备。
4. 智能化控制技术
智能化控制技术是氢能源储能中的关键技术之一,用于实现氢气、电能的自动化生产和控制。
智能化控制技术包括物联网、云计算与大数据分析、机器学习等多个领域,将大大提高氢能源储能系统的安全性、稳定性和可靠性。
氢能源储存技术综述研究

氢能源储存技术综述研究随着全球气候变化的日益严峻,减少碳排放已经成为各国必须面对的挑战。
而氢能源储存技术作为一种清洁、可再生的能源储存技术,备受世界各国的关注。
本文将综述氢能源储存技术的研究现状和发展趋势。
一、氢能源的储存方式氢能源的储存方式一般分为物理储存和化学储存两种。
物理储存:氢气可以在高压或极低温下被压缩或液化储存,以提高其容量密度。
常见的物理储存技术包括压缩氢气储存(CNG)、液化氢气储存(LNG)和高压加固型吸附储氢(HTS)等。
化学储存:将氢气通过化学反应与其他物质结合起来,然后在需要时释放出氢气来发电。
常见的化学储存技术包括氨合成、氢气脱落酸(BH4)储氢、重氮化合物储氢等。
二、氢能源储存技术的发展现状1. 物理储存技术压缩氢气储存技术已被广泛应用于轿车和公交车等车辆的氢燃料电池系统中。
然而,由于氢气的容积密度不高,坚固、安全的氢气储罐必须具有高强度,并需要较长时间的加压过程。
液化氢气储存技术具有更高的容量密度,但也存在着制冷和蒸发等问题。
高压加固型吸附储氢技术可以通过材料的特定吸附作用使氢气在固体材料表面吸附并储存。
但是,使用这种技术需要解决高成本、不良的吸附/脱附性能和低吸附容量等问题。
2. 化学储存技术氨气的化学储存技术具有高存储密度、成本低、易于储存和运输等优点,因而被广泛应用于可再生能源的储存。
BH4和重氮化合物的储氢技术具有高储氢密度和安全易用的特点,但也需要进一步解决化学反应过程中放热和分解产生电极面积的问题。
三、氢能源储存技术的未来发展趋势1. 提高氢气存储容量密度在极低温下液化氢气储存是具有最高体积能量密度的物理储存技术。
未来可能会出现新的氢气液化技术,如热量回收液化(TRL)和反应式液化(RDL)等技术,以提高液化氢储存的容积能量密度。
2. 开发新型储氢材料针对高压和高温等极端环境下氢气的储存需求,目前正在探索新型的储氢材料,如氢化物、金属-有机框架(MOF)和碳基材料等。
氢储能技术研究综述课题的目的

氢储能技术研究综述课题的目的
氢储能技术是一种用于存储能量的技术,它可以将电能转化为氢气,并在需要时将氢气再转化为电能。
这种技术可以用于解决可再生能源无法满足能源需求的突发需求问题,并且可以作为电网平衡的重要工具。
研究氢储能技术的目的是研发出高效、低成本、安全可靠的氢储能系统,以提高可再生能源的利用率,促进清洁能源的普及,减少对化石能源的依赖,减少温室气体排放,保护环境。
此外,氢储能技术还具有许多其他优点:
1.储量大:氢气的体积比电能的体积大得多,因此氢储能技
术可以在同等条件下储存更多的能量。
2.转化效率高:氢储能技术的转化效率比较高,从电能到氢
气的转化效率可以达到70%,从氢气到电能的转化效率也可以达到60%。
3.安全性高:氢气本身是一种无毒无色无味的气体,且在正
常使用条件下不会发生爆炸。
4.运输方便:氢气可以通过管道或槽车运输,可以方便地将
氢气从生产地运输到使用地。
5.清洁环保:氢能源的使用不会产生温室气体排放,有助于
减少对环境的污染。
因此,研究氢储能技术有助于促进可再生能源的普及,提高能源利用率,减少对化石能源的依赖,保护环境。
储氢技术综述及在氢储能中的应用展望
储氢技术综述及在氢储能中的应用展望单位邮编:131300摘要:氢能因其具有零碳高效、资源丰富、适用广泛的特点,被公认为21世纪的终极能源,世界许多国家制定了氢能战略发展规划及行动路线图。
2022年3月,国家印发《氢能产业发展中长期规划(2021~2035年)》,将氢能产业发展提升至国家战略层面。
由于氢特殊的物理性质,如密度小、能量密度大等,其安全高效的储存及运输是氢能产业大规模发展的关键。
针对氢能储运关键技术,梳理并对比了现有主流储氢技术,其中包括高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢、金属氢化物储氢的原理及经济性分析,分析储氢的应用场景,包括氢燃料电池发电及氢燃气轮机技术。
关键词:氢能;氢气储运;氢燃料;燃料电池;燃气轮机储能为解决能源生产和消费的不平衡性提供了技术性支撑手段,在可再生能源价格不断下降的未来,储能可能将成为能源价格的决定性因素。
氢储能作为化学储能的一种,将在未来的能源体系中发挥重要价值。
同时,作为消纳电力的方式之一,电力转化为氢能后也可以向其他领域扩展应用,通过扩大氢能的应用规模促进可再生能源的持续发展。
1氢能储运关键技术1.1氢能储存①高压气态储氢高压气态储氢技术比较成熟,是目前我国最常用的储氢技术。
高压气态储氢即通过高压将氢气压缩到一个耐高压的容器中,高压容器内氢以气态储存,氢气的储量与储罐内的压力成正比。
通常采用气罐作为容器,简便易行,其优点是存储能耗低、成本低(压力不太高时), 且可通过减压阀调控氢气的释放,因此,高压气态储氢已成为较为成熟的储氢方案。
②低温液态储氢低温液态储氢是先将氢气液化,然后储存在低温绝热真空容器中。
该方式的优点是氢的体积能量很高,由于液氢密度为70.78kg/m3,是标况下氢气密度的近850倍,即使将氢气压缩,气态氢单位体积的储存量也不及液态储存。
但液氢的沸点极低(−252.78 ℃),与环境温差极大,对储氢容器的绝热要求很高。
目前最大的液化储氢罐是位于美国肯尼迪航天中心的储氢罐,储氢容积达12000L。
燃料电池汽车的氢能源生产与储存技术研究
燃料电池汽车的氢能源生产与储存技术研究第一章:引言近年来,随着对清洁能源需求的不断增加,燃料电池汽车作为一种新兴的绿色交通工具备受关注。
燃料电池汽车以氢气为燃料,通过氢气与氧气发生氧化还原反应产生电能,并以水汽作为废物,具有零排放和高能效的优势。
然而,氢能源的生产与储存技术是实施燃料电池汽车商业化的关键。
本文将重点探讨燃料电池汽车的氢能源生产与储存技术。
第二章:氢能源的生产技术2.1 传统生产方法传统的氢能源生产方法主要包括天然气蒸汽重整、煤炭气化和电解水等。
天然气蒸汽重整是通过将天然气与水蒸汽在催化剂的作用下反应,产生氢气和二氧化碳。
煤炭气化是通过将煤炭与水蒸汽和氧气反应,产生氢气和一氧化碳。
电解水是将水通过电解的方法分解成氢气和氧气。
然而,这些传统的氢能源生产方法在能源消耗和环境污染方面存在一定的问题。
2.2 新型生产方法近年来,研究人员提出了一些新颖的氢能源生产方法。
例如,光催化水分解利用太阳能将水分解产生氢气。
此外,生物质发酵、生物产氢、微藻发酵和生物光合作用等方法也被广泛研究。
这些新型生产方法在降低能源消耗和环境污染方面具有较大的潜力,然而,仍需进一步的研究和实践。
第三章:氢能源的储存技术3.1 常见的储存方法氢气是一种轻质气体,具有极高的能量密度,因此在储存方面具有一定的挑战。
目前常见的储存方法主要包括压缩氢气储存和液化氢气储存。
压缩氢气储存是将氢气通过压缩存储在高压容器中,液化氢气储存是将氢气冷却至低温下液化后进行储存。
然而,这些方法在储存能量密度、储存成本和安全性方面仍存在一定的限制。
3.2 新型储存技术为了克服常规储存方法的限制,研究人员提出了一些新型的氢气储存技术。
例如,金属有机骨架材料储存技术采用特殊的金属有机骨架材料吸附氢气,并在合适的条件下释放氢气。
此外,固态氢储存技术、氢化物储存技术和化学储氢技术等也被广泛研究。
这些新型储存技术在提高能量密度、降低成本和提高安全性方面具有潜力,但仍需进一步的研究和开发。
氢能源存储技术的创新与发展
氢能源存储技术的创新与发展一、现状分析近年来,随着全球对清洁能源的需求不断增长,氢能源作为一种环保、可再生的能源不断被重视和研究。
然而,氢能源作为一种高效的能源形式,还面临着一个重要的问题,即氢气的存储和输送技术。
目前,氢能源存储技术主要包括压缩氢气、液态氢、固态氢等方式,但这些技术存在着一些问题,如低储存密度、高成本、安全性不足等,限制了氢能源的广泛应用。
压缩氢气是目前使用最为广泛的一种氢气存储技术。
通过将氢气压缩到高压条件下,使得氢气能够以较小的体积储存。
然而,这种方式存在着储存密度低、能量消耗高、设备成本昂贵等问题。
液态氢是另一种常见的氢气存储方式,通过将氢气冷却至极低温度下,将氢气液化储存。
虽然液态氢的储存密度较高,但冷却、绝热等技术要求较高,造成成本较高,由于液态氢的低温易挥发,安全性也成为一个难题。
固态氢是近年来备受关注的氢气存储方式,通过在载体材料中嵌入氢气,实现氢气的固态化储存。
然而,固态氢的储存密度和吸放氢速度均不尽人意,且稳定性和回收利用率有待提高。
综上所述,目前氢能源存储技术仍面临着诸多挑战和问题,需要不断创新和发展以实现氢能源产业的可持续发展和推广应用。
二、存在问题1. 储存密度不高:目前氢气的储存密度相对较低,无法满足长途输送和高效利用的需求。
2. 成本较高:压缩氢气、液态氢等传统存储方式存在能量消耗高、设备成本昂贵等问题,降低了氢能源的竞争力。
3. 安全性不足:液态氢易挥发、固态氢稳定性差等问题,容易引发安全事故,限制了氢能源的应用范围。
4. 岗位稀缺:氢能源存储技术需要专业人才进行研究和开发,但目前相关人才相对缺乏。
三、对策建议1. 推动技术创新:加大氢气存储技术研究力度,加强基础研究和应用技术创新,开发高效、安全、低成本的氢气存储技术。
2. 加强国际合作:国际间共享研究资源和经验,加强合作交流,推动氢能源存储技术的全球发展和标准化。
3. 支持:应加大对氢能源存储技术研究和应用的支持力度,建立激励机制,吸引更多科研机构和企业参与氢能源存储技术创新。
氢燃料电池储能系统的电池维护技术研究
氢燃料电池储能系统的电池维护技术研究是新能源领域的热点之一,随着氢能技术的不断发展,氢燃料电池被广泛应用于交通运输、储能以及工业生产等领域。
然而,随着氢燃料电池系统的运行时间的增加,电池的性能逐渐下降,因此对电池进行有效的维护和管理显得尤为重要。
一、氢燃料电池的工作原理氢燃料电池是一种利用氢气作为燃料,通过氧化还原反应产生电能的能源装置。
在氢燃料电池中,氢气在阳极与氧气在阴极发生电化学反应,生成水和电能。
氢气进入阳极与负极的催化层,通过催化剂氧化成H+离子和电子,H+离子穿过电解质膜进入阴极与O2发生还原反应。
这一过程产生的电子在外部电路中流动,形成电流,从而实现能量转换。
二、氢燃料电池储能系统的优势1. 高效能:氢燃料电池具有高效能的特点,能够将燃料能量转化为电能的效率可达60%以上,远高于传统的内燃机。
2. 零排放:氢燃料电池系统的排放物仅为水蒸气和热能,完全无污染,对环境友好。
3. 可再生:氢气是一种可再生能源,可以通过水解或氢气生产工艺获得,具有无限的可持续性。
4. 噪音低:相较于内燃机,氢燃料电池系统噪音极低,适用于无噪音要求的场所。
5. 高稳定性:氢燃料电池储能系统具有较高的稳定性和可靠性,能够长时间稳定运行。
三、氢燃料电池电池的维护技术1. 定期检查:定期对氢燃料电池进行检查,包括电解质膜的状态、阳极和阴极的催化剂活性等,确保系统正常运行。
2. 清洁保养:定期对氢燃料电池系统进行清洁,清除积聚在电极表面的污垢,以保证其正常工作。
3. 精准控制温度:氢燃料电池在较高温度下运行时效率更高,但过高温度会损害电池,因此需要精准控制温度。
4. 深度循环充放电:定期进行深度充放电循环,能够有效延长氢燃料电池的使用寿命。
5. 保持湿润:保持氢燃料电池系统内部湿润能够增加氢气的扩散速率,提高电池的性能。
6. 定期更换零部件:根据氢燃料电池系统的使用寿命,定期更换催化剂层、电解质膜等关键零部件,确保系统的稳定运行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
氢储能系统关键技术及应用综述目录一、氢燃料电池基本原理 (2)二、氢的制取技术 (3)2.1 碱性电解法 (4)2.2 固体高分子电解质电解(SPE) (4)2.3 高温固体氧化物电解(SOEC) (5)三、氢的存储技术 (5)3.1 高压存储气态氢 (6)3.2 低温存储液态氢 (6)3.3 金属固态储氢 (7)四、氢的发电技术 (8)4.1 燃料电池分类 (8)4.2固体高分子型质子交换膜燃料电池(PEMFC) (9)4.3 PEMFC的心脏——膜电极技术MEA (10)五、氢能源的应用 (12)5.1 氢能源在国外的应用 (12)5.2 氢能源在国内的应用 (16)5.3 氢能源在电动车上的应用——丰田Mirai (18)5.4 德国H2YDROSOL技术简析 (22)一、氢燃把氢部的氢燃锂电氢燃作用燃料到达新结由于应空氢燃料电池燃料电池是使氢和氧分别供的负载到达阴燃料电池早在电池能量密度燃料电池车的用,氢原子中料电池阴极板达燃料电池阴结合为水。
于供应给阴极空气,并及时把池基本原理使用氢这种化供给阳极和阴阴极。
在上世纪60年度出现瓶颈,的工作原理是中的一个电子板(正极),阴极板,从而在极板的氧,可以把水(蒸汽)化学元素,制造极,氢通过阳年代就被应用氢能源的优势是:将氢气送到被分离出来而电子是不能在外电路中产以从空气中获)带走,就可造成储存能量阳极向外扩散用在阿波罗登势逐渐显现。
到燃料电池的,失去电子的能通过质子交产生电流。
电获得,因此只可以不断地提供量的电池。
其基散和电解质发登月飞船及潜。
的阳极板(负的氢离子(质交换膜的,这电子到达阴极只要不断地给供电能。
燃料基本原理是电发生反应后,潜艇上,随着负极),经过质子)穿过质这个电子,只极板后,与氧给阳极板供应料电池发出的电解水的逆反放出电子通着近代能源问过催化剂(铂质子交换膜,只能经外部电氧原子和氢离应氢,给阴极的电,经逆变反应,通过外题及铂)的到达电路,离子重极板供变器、控制器等装置,给电动机供电,再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动,就可使车辆在路上行驶。
与传统汽车相比,燃料电池车能量转化效率高达60~80%,为内燃机的2~3倍。
燃料电池的燃料是氢和氧,生成物是清洁的水,它本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳,也没有硫和微粒排出。
因此,氢燃料电池汽车是真正意义上的零排放、零污染的车,氢燃料是完美的汽车能源。
氢燃料电池车的优势毋庸置疑,劣势也是显而易见。
随着科技的进步,曾经困扰氢燃料电池发展的诸如安全性、氢燃料的贮存技术等问题已经逐步攻克并不断完善,然而成本问题依然是阻碍氢燃料电池车发展的最大瓶颈。
氢燃料电池的成本是普通汽油机的100倍,这个价格是市场所难以承受的。
优势:无污染,无噪音,高效率二、氢的制取技术氢气的制作目前有很多方法,但比较常用的方法依旧是煤制氢、天然气制氢、电解水、页岩气制氢。
其中美国廉价页岩气制氢成本控制比较好,欧洲挪威、瑞典等国家利用风能、太阳能制氢,日本蓝色能源公司采用生物制氢。
风能制氢以及太阳能制氢虽然不能普及,但是由于氢气比电池拥有更长的保存期限,所以挪威、瑞典等欧洲国家季节性的制氢储存,比如挑选风较大、阳光充沛的季节制氢,氢气保存以待不时之需。
当然,很多国家利用核能制氢,俄罗斯等资源丰富的国家电力充沛也会电解水制氢,保存起来出口。
炼油厂钢铁厂也会产生大量氢气,在产能充足的情况下也会外售。
说一个比较典型的例子,澳大利亚国内盛产褐煤,这是一种带有水分的煤炭不易出口,容易自燃,而火力发电多以烟煤为主。
在此情况下,日本川崎重工在当地开始工厂用褐煤制氢,然后用液氢的方法运输到日本国内。
澳大利亚对二氧化碳排放要求比较严格,川崎重工则利用CSS(二氧化碳捕获和封存技术),把这些二氧化碳贮存在海洋深处开发天然气遗留下的洞穴内。
川崎重工也与俄罗斯展开合作利用俄罗斯的剩余电能进行能量存储进口到日本国内。
日本在氢能源使用方面,利用率已经达到95%,浪费很少。
纯度最高的方式为电解水制氢,是一种完全清洁的制氢方式,技术工艺过程简单。
根据电解槽生产技术的不同,电解水制氢方法可以分为碱性电解、固体高分子电解质电解和高温固体氧化物电解 3 种。
2.1 碱性电解法在碱性电解领域,工业上广泛采用在工作温度( 70~80 ℃)下具有高传导率的高浓度氢氧化钾溶液( 25%~30%水溶液)作为电解质。
使用铁、镍和镍合金等在电极反应中过电压小的耐碱性材料作为电极。
在标准状态下,水的理论分解电压为 1.23V,相应电耗为 2.95 kW·h/m3。
但碱性电解中实际电耗达 4.5~5.5 kW·h/m3,电解效率为 53.6%~62%,总制氢系统效率最高仅达 30%。
碱性电解虽然对设备投资的要求不高,但是 80%的运行成本都集中于用电上。
2.2 固体高分子电解质电解(SPE)SPE 中的固体高分子膜承担固体电解质的作用,被用于隔离电极并将质子从阳极运送到阴极,因此在 SPE 中只需供给纯水即可。
对于实际 SPE电解水制氢系统,工作温度约为 80 ℃,电解电压为 1.5~1.6 V,相应的电耗为 3.6~3.8 kW·h,电解效率为 77.6%~82%,总制氢系统效率约为 35%。
SPE 所使用的固体高分子膜多为全氟磺酸型膜,被水浸润时酸性较强,为兼顾耐酸性和催化活性,电极中通常加入铂系贵金属,而且膜本身价格昂贵,因此降低 SPE 的成本是当前的重要课题。
SPE 可实现高电流密度电解,功耗低,系统小巧,生成的气体纯度高,容易实现高压化,较适于电能来源丰富、价格低廉,尤其是水力、风力、太阳能等可再生能源丰富的场合。
2.3 高温固体氧化物电解(SOEC)SOEC 采用氧化钇掺杂的氧化锆陶瓷作为固体电解质,高温水蒸气通过阴极板时被离解成氢气和氧离子,氧离子穿过阴极板、电解质后到达阳极,在阳极上失去电子生成氧气。
SOEC 在 800~950 ℃下工作,能够极大增加反应动力并降低电能消耗,电解效率高达90%以上,总制氢系统效率可达52%~59%。
此法具有优良的性能,但由于在高温下( 1000 ℃)工作时材料损耗大,且需要持续供给高质量的水蒸气,在目前技术条件下难以规模化。
目前电解水制氢的主要问题是能耗高、效率低。
关键技术的突破应集中在减少设备成本、提高电解槽的能源效率以及如何搭建集中式大规模生产系统等方面。
三、氢的存储技术氢气的运输途径一般有四种,高压氢气、液氢、甲基环己烷MCH、氨。
高压氢气即常用的氢气罐,日本提供700个大气压的氢气罐。
加氢站如果采用异地运输的话一般采用高压氢气。
液氢适合长途运输,比如川崎重工就可以让液氢损失降低到0.05%,采用大型轮船运输。
甲基环己烷是日本千代田提出来的技术,它是通过氢气与有机物产生反应生成氢化物,可以在1个大气压下运输,甚至可以装到矿泉水瓶中,这种情况也适用于长途运输,在资源丰富国家制氢之后运输。
运输到目的地之后用特殊催化剂再度提取。
HyGird也提出了液体运输氢气的方法,它采用氢气转化成氨的方法运输,然后再提取。
与其它燃料相比,氢的质量能量密度大,但体积能量密度低(汽油的 1/3000),因此构建氢储能系统的一大前提条件就是在较高体积能量密度下储运氢气。
尤其当氢气应用到交通领域时,还要求有较高的质量密度。
此外,以氢的燃烧值为基准,将氢的储存运输所消耗的能量控制在氢燃烧热的 10%内设为理想状态。
目前氢气的储存可分为高压气态储氢、低温液态储氢和金属固态储氢。
3.1 高压存储气态氢高压存储气态氢是最普通直接的储氢方式,高压容器内氢以气态储存,储存量与压力成正比。
目前国内外采用压力为 25~35 MPa的碳纤维复合钢瓶储运。
氢气在 35 MPa时密度约为 23 kg/m3, 70MPa 时约为 38 kg/m3,储氢瓶的质量储氢密度仅有5%(35MPa)。
而且压缩氢气是耗能过程,若使用更高压力的储罐,如70MPa,则压缩过程需要大量的能量,增加了整体成本(压缩的能量消耗相当于液化的 1/3)。
未来除了要继续研究如何平衡存储压力和压缩能耗的关系外,还可进行储罐材料方面的研究以平衡储罐的重量和价格。
3.2 低温存储液态氢液态氢的体积可减少到气态氢的 1/800 左右,大大提高体积能量密度。
但氢气沸点是 -253 ℃,氢气液化需要消耗相当于氢气燃烧热 1/3 的能量,每千克氢需要 120 MJ。
而且储存温度和室温相差达200 ℃,氢气的蒸发潜热低,液氢会汽化散逸,损失率可达每天 1%~2%。
所以液氢储存不太适用于间歇使用的场合,如汽车。
但适用于大规模高密度的氢储存,如可再生能源氢储能系统,越大的储存罐,使用极好的绝热装置隔热,气体蒸发比例越小,但未来需要进一步降低液化过程中的能耗,提高液化效率。
3.3 氢还生成适当氢化固态氢环物理在材中。
汽车出了氢方的体和压金属固态储还可以和许多成固态金属氢当升高温度或化物固态储氢态储氢具有安环境要求,是理吸附储氢。
材料中。
而物车行驶 400 了三种方式储方式中最高,体积大小和重压强的要求相储氢多金属或合金氢化物,如 L 或减小压力即氢技术。
安全、能量密度是一种良好的储化学吸附储氢物理吸附储氢公里一般需要储存 4 千克氢在汽车空间设重量的要求。
对相对宽松,同金化合形成金属LaNi5H6、可释放氢气度和体积密度储氢方式。
根氢材料中,氢,则是通过范要消耗 12 千氢的体积比较设计和行驶成对比气态储氢时固态储氢具属氢化物。
在MgH2 和。
其中德国度大、运输方根据氢和材料氢与材料发生范德华力,以千克的汽油较示意图,显成本上,固态氢的高压,液具有安全、体在一定温度下NaAlH4。
且H2YDROSO 方便、种类多料的作用原理生了化学反应以氢分子的形,折合成氢能显而易见,固态储氢材料更液态储氢的超体积和质量密下加压,金属且该反应具有OL 公司选用多的特点,可理,可以分为应,以原子、形式吸附在材能是 4 千克固态储氢的体更能满足车载超低温条件,密度高的优点属可以大量吸有很好的可逆用的就是这种可以满足多样为化学吸附储离子的形式材料的表面和克的氢气。
下体积密度在三载电源对电池固态储氢对点,是一种良吸收氢逆性,金属样的储储氢和式储存骨架下图列三种储池材料对温度良好的储氢金属度约的4属氢汽车四、与传学能化,4.1燃料氢方式。
属固态储氢花约比压缩和液4 倍左右,使氢化物容易发车上的案例。
氢的发电技传统化石燃料能直接转化为可以避免中燃料电池分料电池按其工花费的能量约液化储存高 3使其在运输方发生材料中毒技术料一样,氢气也为电能,没有像中间转换的损分类工作温度不同约是压缩方式3 倍。
但质量方面受限,镧毒导致储氢能力也可以用于氢像普通火力发损失,达到很高,把碱性燃料式(70MPa)量能量密度较镧和锂等材料力下降,目前氢内燃机(发电机那样通高的发电效率料电池(AF 的一半,液较低,金属氢料可改善重量前还没有出现ICE)发电。