电解水制氢工艺讲解ppt
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Hydrogen Generation from Water Electrolysisi by Photovaltaic Power
2HA2dOv-a>n2taHg2e+: O2 Hydrogen gas obtained by the electrolysis of water is 100% pure. Disadvantage: It is an expensive method due to electricity cost.
• Power: from photovoltaic power 供电：光伏发电
• H2 Storage in high pressure bottle 储氢：高压钢瓶
光伏发电水电解制氢介绍
8
Demand to Photovaltaic Power 对光伏电源的要求
• Alternating Current
Hydrogen Generation from Water Electrolysis by Photovaltaic Power 光伏发电水电解制氢
William Chen Jun 2020
Hydrogen Generation Main Commercial Methods 主要的商业制氢方法
光伏发电水电解制氢介绍
11
• Steam / ຫໍສະໝຸດ atural gas method 水蒸汽/天然气高温转化
CH4 + H2O -> CO + 3H2
光伏发电水电解制氢介绍
2
Electrolysis of Water 水电解制氢
光伏发电水电解制氢介绍
3
Natural Gas with Steam 天然气和水蒸气高温转化
光伏发电水电解制氢介绍
4
Methane Cracking 烷烃裂解
光伏发电水电解制氢介绍
5
• Power: from photovoltaic power 供电：光伏发电
• H2 Storage in high pressure bottle 储氢：高压钢瓶
光伏发电水电解制氢介绍
8
Demand to Photovaltaic Power 对光伏电源的要求
• Alternating Current
Hydrogen Generation from Water Electrolysis by Photovaltaic Power 光伏发电水电解制氢
William Chen Jun 2020
Hydrogen Generation Main Commercial Methods 主要的商业制氢方法
光伏发电水电解制氢介绍
11
• Steam / ຫໍສະໝຸດ atural gas method 水蒸汽/天然气高温转化
CH4 + H2O -> CO + 3H2
光伏发电水电解制氢介绍
2
Electrolysis of Water 水电解制氢
光伏发电水电解制氢介绍
3
Natural Gas with Steam 天然气和水蒸气高温转化
光伏发电水电解制氢介绍
4
Methane Cracking 烷烃裂解
光伏发电水电解制氢介绍
5
电解水制氢装置安全操作注意事项教学内容PPT文档34页
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就。
电解水制氢装置安全操作注 意事项教学内容
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
35、不要以为自己成功一次就。
电解水制氢装置安全操作注 意事项教学内容
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
电解水制氢装置安全操作注意事项课件
气体泄漏处理
总结词
保持冷静、迅速撤离、及时报警
详细描述
若发生气体泄漏，操作人员应保持冷静，迅速撤离泄漏区 域，并启动应急预案。同时应及时报警，通知专业人员处 理。
总结词
严格监控、定期检查、及时修复
详细描述
为预防气体泄漏，应严格监控设备运行状况，定期检查密 封件和管道等部位。发现泄漏迹象应及时修复，确保设备 正常运行和安全。
04
安全防护措施
个体防护措施
穿戴防护服
操作人员必须穿戴符合规定的防 护服，包括化学防护眼镜、实验 服、化学防护手套等，以防止化
学品的溅射和腐蚀。
佩戴呼吸器
在可能存在有毒气体的环境中，操 作人员必须佩戴合适的呼吸器，以 确保呼吸安全。
禁止带火源
在制氢过程中，禁止携带任何火源 ，以防止爆炸和火灾事故的发生。
专业培训、规范操作、定期维护
详细描述
操作人员需经过专业培训，熟悉设备性能和操作规程。 在操作过程中应严格遵守安全规定，避免误操作导致设 备故障或事故。
总结词
安全意识、预防为主、及时应对
详细描述
操作人员应具备安全意识，对可能出现的异常情况有充 分了解，采取预防措施。在异常情况发生时，应沉着应 对，采取有效措施防止事态扩大。
制定应急预案，明确 应对突发事件的流程 和责任人。
对应急演练和模拟中 发现的问题进行总结 和改进，不断完善应 急预案。
定期进行应急演练和 模拟，提高操作人员 在紧急情况下的应对 能力。
感谢观看
THANKS
电解水制氢装置安全 操作注意事项课件
• 电解水制氢装置简介 • 安全操作注意事项 • 异常情况处理 • 安全防护措施 • 培训与教育
目录
电解水制氢装置安全操作注意事项课件
电解水制氢装置安全操作注意事项
安全操作规程
14、定期对电解槽进行大修，大修时更换所有的石棉隔膜（或无 石棉隔膜）和密封垫片。 15、制氢装置开机前必须用纯度大于99.5%的氮气充氮置换，并 分析系统中的氧气含量，低于1%时才能开机；停机时必须将系 统压力泄放到0，由于热胀冷缩，空气会倒吸进氢气系统，必须 充氮置换。短时间停机可保持0.1MPa压力，如闲 置时间超过半年以上，开机前应详细检查设备状态。 16、凡是与氧气接触的管道、阀门均应经过除油清洗处理。 17、装置运行时不得进行任何修理工作，如若进行修理应先停 车，分析制氢间的氢气浓度是否低于爆炸极限，同时必须通氮气 置换装置和管道中的氢气和氧气，分析合格方能焊接等维修。 18、严禁氢气、氧气由压力设备及管道内急剧放出，以免造成爆 炸或火灾。 19 、氢气系统运行时，不准敲击，不准带压修理，严禁负压。 20、 动植物、矿物油脂和油类不得落在与氧气接触的设备上。在 操作和维修时，手和衣物不得沾有油脂。
电解水制氢装置安全操作注意事项
安全操作规程
21、保持电解槽表面清洁。严防任何金属导体或其它杂物掉 到电解槽上，以免造成短路。严禁碱液滴到极板间或极板与 拉紧螺栓之间。 22、万一出现事故或设备大量漏碱或漏气体时，应立即切断 电源并进行通风，分析原因，尽快排除故障。 23、检修后用肥皂水或气体防爆检测仪检查氢、氧系统、管 道、阀门是否渗漏，严禁使用明火检查。 24、注意氢气的含氧量不得高于1％，含氧量高于1％的氢气 不得进入干燥部分。 25、再生进气温度不得超过350℃，再生加热终止温度不得超 过250℃。 26、没有氢气流过电加热器时禁止长时间（15秒〕开启电加 热器，以防烧毁电加热元件。
电解水制氢装置安全操作注意事项
安全操作规程
7、设备在试车前必须进行仔细检查，包括主机、辅助设备、电 气、仪表、管路、阀门、开关及安全设施等，认真测量槽体的各 部绝缘。 8、开机前应严格保持液位平衡，严防氢与氧混合。 9、电解槽送电后，应立即测量正负极性，防止因接错线而产生 相反气体。 10、电解槽在试车过程中，应定时测量极间电压，检查各电解小 室的极间电压是否有异，从而及早判断各小室的进液、出气是否 畅通。 11、电解槽由放空转向往储罐送气，必须慎重，氢气和氧气纯度 检测均合格后，方能进行。 12、清洗过滤器应在停机时进行，首先关闭过滤器进出口球阀， 缓慢打开排污阀，将过滤器减压并排出其中碱液，然后拆下过滤 器盖，取出滤芯用自来水冲洗干净，再用除盐水清洗一遍。装入 过滤器，装好法兰盖，确认无泄漏即可使用。 13、每隔一年应对全套装置检修一次(不拆电解槽)。
安全操作规程
14、定期对电解槽进行大修，大修时更换所有的石棉隔膜（或无 石棉隔膜）和密封垫片。 15、制氢装置开机前必须用纯度大于99.5%的氮气充氮置换，并 分析系统中的氧气含量，低于1%时才能开机；停机时必须将系 统压力泄放到0，由于热胀冷缩，空气会倒吸进氢气系统，必须 充氮置换。短时间停机可保持0.1MPa压力，如闲 置时间超过半年以上，开机前应详细检查设备状态。 16、凡是与氧气接触的管道、阀门均应经过除油清洗处理。 17、装置运行时不得进行任何修理工作，如若进行修理应先停 车，分析制氢间的氢气浓度是否低于爆炸极限，同时必须通氮气 置换装置和管道中的氢气和氧气，分析合格方能焊接等维修。 18、严禁氢气、氧气由压力设备及管道内急剧放出，以免造成爆 炸或火灾。 19 、氢气系统运行时，不准敲击，不准带压修理，严禁负压。 20、 动植物、矿物油脂和油类不得落在与氧气接触的设备上。在 操作和维修时，手和衣物不得沾有油脂。
电解水制氢装置安全操作注意事项
安全操作规程
21、保持电解槽表面清洁。严防任何金属导体或其它杂物掉 到电解槽上，以免造成短路。严禁碱液滴到极板间或极板与 拉紧螺栓之间。 22、万一出现事故或设备大量漏碱或漏气体时，应立即切断 电源并进行通风，分析原因，尽快排除故障。 23、检修后用肥皂水或气体防爆检测仪检查氢、氧系统、管 道、阀门是否渗漏，严禁使用明火检查。 24、注意氢气的含氧量不得高于1％，含氧量高于1％的氢气 不得进入干燥部分。 25、再生进气温度不得超过350℃，再生加热终止温度不得超 过250℃。 26、没有氢气流过电加热器时禁止长时间（15秒〕开启电加 热器，以防烧毁电加热元件。
电解水制氢装置安全操作注意事项
安全操作规程
7、设备在试车前必须进行仔细检查，包括主机、辅助设备、电 气、仪表、管路、阀门、开关及安全设施等，认真测量槽体的各 部绝缘。 8、开机前应严格保持液位平衡，严防氢与氧混合。 9、电解槽送电后，应立即测量正负极性，防止因接错线而产生 相反气体。 10、电解槽在试车过程中，应定时测量极间电压，检查各电解小 室的极间电压是否有异，从而及早判断各小室的进液、出气是否 畅通。 11、电解槽由放空转向往储罐送气，必须慎重，氢气和氧气纯度 检测均合格后，方能进行。 12、清洗过滤器应在停机时进行，首先关闭过滤器进出口球阀， 缓慢打开排污阀，将过滤器减压并排出其中碱液，然后拆下过滤 器盖，取出滤芯用自来水冲洗干净，再用除盐水清洗一遍。装入 过滤器，装好法兰盖，确认无泄漏即可使用。 13、每隔一年应对全套装置检修一次(不拆电解槽)。
电解水制氢装置安全操作注意事项教学内容34页PPT
电解水制氢装置全操作注意事项教学 内容
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
电解水制氢系统中自动控制的应用课件
电解水制氢系统中自动控制的应用
结论
自动控制对工业化过程意义非凡，虽不直接带来经济效益，但却有着 提高生产过程的安全性；提高生产效率；提高产品质量；减少生产过程 的原材料、能源损耗等作用。并且逐步减少工作人员暴露在制氢站这类 危险工作环境的时间是电力生产的发展方向。自动控制系统在电解水过 程中的应用, 降低了操作人员的风险, 确保了制氢站对氢冷机组稳定安全 的氢气供应, 极大地提高了操作人员和维护人员工作效率。
电解水制氢系统中自动控制的应用
控制系统的组成
水电解控制系统采用PLC+上位机的组成形式,其中PLC是控制系统的核心。 由上位机(工业控制计算机或商用PC机)构成控制系统的过程监控层,在其上完 成系统监测、故障显示、运行操作、报表生成、历史记录、参数设定、用户 管理和在线帮助等系统功能。由PLC构成控制系统的过程控制层,在其上完成 信号采集、数据处理、逻辑运算、顺序控制等系统功能,并通过其上不同类型 的模块与现场检测、执行装置进行连接。
电解水制氢系统中自动控制的应用
槽温控制系统
槽温控制系统如图4所示：
图4 槽温控制系统
电解槽工作温度是装置的一个重 要参数，槽温的控制通过安装在 电解槽氧侧出口上温度变送器测 量氧槽温，输出一个4~20mA 信 号送至PLC，在此与输入PLC 的 槽温控制系统 槽温设定值进行比较，并进行反 作用PID 运算，再输出信号给电 气转换器产生0.02~0.1MPa 的气 信号，控制安装在冷却水管道上 的调节阀的开度，从而达到控制 氧槽温的目的。
电解水制氢系统中自动控制的应用
参考文献
【1】贾同国、王银山、李志伟；氢能源发展研究现状；《节能技术》；2011年5月， 第29卷第3期。
【2】吴川、张华民、衣宝廉；化学制氢技术研究进展；《化学进展》； 2005年5月， 第17卷第3期。
水电解制氢
应用研究
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 。
2018年12月9日，中国科学技术大学俞书宏教授团队和高敏锐教授团队合作，研制出一种高性能低成本的新 型三元纳米片电催化剂。国际学术期刊《德国应用化学》发表了该研究成果。
制作原理
在一些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，被分解的是作为溶剂的 水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。
在电解水时，由于纯水的电离度很ห้องสมุดไป่ตู้，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增 加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气 。
水电解制氢
制取氢气的方法
01 化学反应
03 制作过程
目录
02 制作原理 04 应用研究
水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生 电化学反应，分解成氢气和氧气。
化学反应
①碱性条件： 阴极：4H2O+4e-=2H2↑ +4OH阳极： 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 总反应式：2H2O=2H2↑+ O2↑ ②酸性条件： 阳极：2H2O-4e-=O2↑ +4H+ 阴极： 4H++4e-=2H2↑ 反应遵循法拉第定律，气体产量与电流和通电时间成正比。
谢谢观看
制作过程
固体聚合物电解质
固体聚合物电解质，SPE电解水，最初用于向宇宙飞船或潜水艇供氧，或在实验室作为氢气发生器(可用于气 体色谱)。核电大规模发展以后，人们利用SPE技术在用电低谷电解水产生氢，在供电高峰以SPE氢-氧燃料电池向 外供电，使之成为能量贮存转换装置 。
电解水实验演示ppt课件
2、加入电解液后应注意检查并赶走连接两 测气管橡皮管处的空气泡；
3、电解结束时，可用手指轻敲测气管，以 使附着在电极表面和管壁上的气泡脱离。
10
电解水所得氢气和氧气体积比不恰好 为2：1的原因：
1、在相同的温度下，氢氧两种气体在水中 的溶解度不同。氧气溶解度大 2、用非铂电极时，阳极本身会被氧化会消 耗一部分氧气 3、电极产生副反应
12
参考文献：
[1]义务教育课程标准实验教科书.九年级教 师教学用书[M]. 北京:人民教育出版社, 2005
[2] 金乐等. 电解水条件探索与装置改进[J]. 湘潭师范学院学报, 2002
13
谢谢
14
阳极：2OH- - 2e- ＝H2O + 1/2 O2
总电解反应为： 电解
2H2O=====2H2↑＋O2↑
4
实验用品：
仪器与试剂： 霍夫曼水电解器、电极（铂、 铅、铁等） 试管、铁夹、酒精灯、火柴、 低压直流 电源、10%硫酸溶液、
5
实验过程：
首先、将测气管的活塞薄薄的涂上一 层凡士林油，将测气管刷干净后固定在 电解器架上或滴定管架上，如图所示
第六组： 电解水
1
实验教学研究：
九年级化学上《探究水的组成》一节是通过水 的电解实验的事实，分析推导水是由氢元素和氧 元素组成及其化学式，从而认识科学客观世界的 科学过程与方法。
电解水实验是初中化学教学中的一个重要演示 实验，也是中学化学实验教学研究中一个训练学 生分析问题、解决问题能力的重要实验。成功地 演示此实验，才能给学生学习水的组成提供直观 的感性认识，从而揭开水的秘密，确证水的组成。
检查气密性：从漏斗中加入一定量的 水，记下测气管中（或漏斗中）的液面 位置，关上导气活塞。继续加一些水， 静置几分钟，观察液面位置有无变化， 若没有变化，则说明电解器气密性良好。 然后打开电解器下口塞将水排出。
3、电解结束时，可用手指轻敲测气管，以 使附着在电极表面和管壁上的气泡脱离。
10
电解水所得氢气和氧气体积比不恰好 为2：1的原因：
1、在相同的温度下，氢氧两种气体在水中 的溶解度不同。氧气溶解度大 2、用非铂电极时，阳极本身会被氧化会消 耗一部分氧气 3、电极产生副反应
12
参考文献：
[1]义务教育课程标准实验教科书.九年级教 师教学用书[M]. 北京:人民教育出版社, 2005
[2] 金乐等. 电解水条件探索与装置改进[J]. 湘潭师范学院学报, 2002
13
谢谢
14
阳极：2OH- - 2e- ＝H2O + 1/2 O2
总电解反应为： 电解
2H2O=====2H2↑＋O2↑
4
实验用品：
仪器与试剂： 霍夫曼水电解器、电极（铂、 铅、铁等） 试管、铁夹、酒精灯、火柴、 低压直流 电源、10%硫酸溶液、
5
实验过程：
首先、将测气管的活塞薄薄的涂上一 层凡士林油，将测气管刷干净后固定在 电解器架上或滴定管架上，如图所示
第六组： 电解水
1
实验教学研究：
九年级化学上《探究水的组成》一节是通过水 的电解实验的事实，分析推导水是由氢元素和氧 元素组成及其化学式，从而认识科学客观世界的 科学过程与方法。
电解水实验是初中化学教学中的一个重要演示 实验，也是中学化学实验教学研究中一个训练学 生分析问题、解决问题能力的重要实验。成功地 演示此实验，才能给学生学习水的组成提供直观 的感性认识，从而揭开水的秘密，确证水的组成。
检查气密性：从漏斗中加入一定量的 水，记下测气管中（或漏斗中）的液面 位置，关上导气活塞。继续加一些水， 静置几分钟，观察液面位置有无变化， 若没有变化，则说明电解器气密性良好。 然后打开电解器下口塞将水排出。
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2012.0介
• 重量最轻的元素 标准状态下，密度为 0.8999g/l
• 导热性最好的气体 比大多数气体的导热系数高出10倍
• 自然界存在最普遍的元素 据估计它构成了宇宙质量的 75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于 水中，而水是地球上最广泛的物质
2012.03.05
运输液态氢短距离可用专门的液氢管道输送，长距 离用绝热保护的车船运输。如国外已有3.5～80m3的 公路专用液氢槽车；深冷铁路槽车也已问世，储液氢 量可达100～200m3，可以满足用氢大户的需要，是 较快速和经济的运氢方法。美国宇航局还专门建造了 输送液氢的大型驳船，船上的杜瓦罐储液氢的容积可 达1000m3左右，能从海上将路易斯安娜州的液氢运 到佛罗里达州的肯尼迪空间发射中心，这样无疑比陆 上运氢更加经济和安全。
• 减少温室效应 氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应
2012.03.05
总结汇报
II 氢能源的工业应用
1、石油化工
• 合成氨、甲醇： • 石油炼制：利用加氢工艺可以改善石油化学品的
质量，增加最有价值的石油化学品的产量. • 合成多重有机化合物：如乙二醇的合成、合成聚
甲烯、醇的同系化反应、与不饱和烃反应制醛等
IV氢能源利用的障碍
能否将氢气像运输煤气一样用管道从储存库运往用量最多 的消费部门。国外有些国家已经建成了这种输氢管道：现在 美国德克萨斯州有条约20 km的输氢管道，管径203 mm，采 用40号新钢种，输送1.38× kPa的纯洁1氢03 ，已安全运行24年 ；德国有条200多千米长的输氢管道，采用无缝钢管，管道
• 食用油加氢的产品可加工成人造奶油和食用蛋白质等 • 非食用油加氢可得到生产肥皂和畜牧业饲料的原料
2012.03.05
总结汇报
II 氢能源的工业应用
6、空间技术与燃气应用
• 氢气可以用作燃料电池的燃料 • 由于氢具有较高的导热系数，在大型发电机组中经常用氢气作冷却剂 • 用氢气和氧气可进行焊接 • 在气相色谱分析中经常用氢气作载气
2012.03.05
总结汇报
III工业制氢方法比较
• 电解水制氢：直流电作用下，水分子分解为氢 离子和氢氧根离子，在阳极氢氧根离子失去电 子产生氧气，在阴极氢离子得到电子产生氢气 。
• 电解水制氢效率较高，且工艺成熟，设备简单 无污染，但耗电大，一般氢气电耗为4.5~5.5k W/m3，生产成本高，电费占整个生产费用的 80%左右。
II 氢能源的工业应用
2012.03.05
总结汇报
III工业制氢方法比较
• 工业制氢方法： 天然气蒸汽重整制氢 甲醇蒸汽转化制氢 电解水制氢 烃类氧化重整制氢 其他含氢物质分解制氢。
其中，前三种方法使用较为普遍。
2012.03.05
总结汇报
III工业制氢方法比较
• 天然气水蒸气重整制氢： 以天然气为原料,用水蒸气转化制取富氢混合气，应用的是合成氨生产领域成熟的一段炉造气 工艺。该工艺包含两个步骤:天然气脱硫和烃类的蒸汽转化。出口混合气含氢量约为70%。
2012.03.05
总结汇报
III工业制氢方法比较
• 三种工业制氢方法比较
比较项目
天然气蒸汽转化 -变压吸附制氢
甲醇蒸汽转化 -变压吸附制氢
技术成熟性
成熟
较成熟
一次性投资
高
低
生产成本（元 •Nm-3）
~1.3
<2.5
适用规模 （Nm3·h-1）
>1000
20~2500
最高纯度/%
99.999
99.999
是氢气的储存，它直接影响到氢能
的应用。怎样用经济可行的方法将
氢约束，为人类服务，下面简述几
种储存氢的方法。
氢的贮存有三种方法：高压气
态贮存；低温液氢贮存；金属氢化
物贮存。 要想用氢作为未来广泛能
源，可能目前只有采用高压气态贮
存比较2012现.03.0实5 。
总结汇报
IV氢能源利用的障碍
1.高压气态贮存 气态氢可贮存在地下库里，也可装人钢瓶中。必须先将氢气压缩，为此需消耗较多的压 缩功。一般一个充气压力为20MP的高压钢瓶贮氢重量只占1.6％；供太空用的钛瓶储 氢重量也仅为5％。为提高贮氢量，目前正在研究一种微孔结构的储氢装置，这个研制 还在进行中。
IV氢能源利用的障碍
2.低温液氢贮存
氢气在1个大气压下，冷冻至-252.720C以下即可 变为液态氢，这时它的密度提高，体积缩小。但是， 液态氢需保存在专门的深冷杜瓦瓶里面，虽然其制造 技术已有很大发展，最大容积可达5000m3以上，不 过造价昂贵，而且每千克氢气由气态变为液态的过程 中，实际需要消耗大11kW·h的电力。所以非特殊要 求，这种深冷液化储氢方法在经济上是不易被人们接 受的。现在多数火箭燃料还是使用液态氢，其储运办 法只有此法可取。
天然气中的甲烷含量按96.9 %(体积分数) 计。
2012.03.05
总结汇报
III工业制氢方法比较
• 甲醇裂解制氢：250oC，1.5MPa下，甲醇和水的混合液经过预热、气化后，进人转化 反应器，在催化剂(双功能催化剂)作用下，同时发生甲醇的催化裂解反应和一氧化碳的 变换反应，生成约75％的氢气和约25％的二氧化碳以及少量杂质。
直径130～150 mm，输送1.8× kPa的不纯氢，主要10用3 于化
工厂，使用年限已超过40年，运行情况仍然良好；南非在20 世纪90年代初也建成了一条80多千米的输氢管道。可见氢气 的管道输送技术较为成熟，但一般认为短距离较好，距离过 长，要有中间加压措施，建造比较复杂。
IV氢能源利用的障碍
C
CH4 H2O CO 3H2 210kJ mol-1
CO H2O CO2 H2 43.5kJ mol-1
2012.03.05 总结汇报
III工业制氢方法比较
• 主要消耗定额(以1 Nm3 ,纯度为99.99 %的氢气产品为基准,下同) : 原料天然气0.48 Nm3 燃料天然气0.12 Nm3 锅炉给水1.7 kg 电0.2 kW ·h 。
2012.03.05
总结汇报
II 氢能源的工业应用
• 中国上海安亭加氢站是由同济大学、上海舜华新能源系统 有限公司及上海航天能源有限公司共同研发并建设的-----上海首座为燃料电池汽车服务加氢站，该加氢
站已于2009年7月15日 正式开业。目前储氢量 最大可达800公斤，一 次能连续为6辆大巴、2 0辆小汽车加注氢气， 其规模在全球数一数二 。
总结汇报
I 氢能源简介
• 理想的发热值 除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/k g，是汽油发热值的3倍
• 燃烧性能好 点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快
2012.03.05
总结汇报
I 氢能源简介
• 无毒 与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二 氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经 过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。产物水 无腐蚀性，对设备无损。
2012.03.05
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II 氢能源的工业应用
• BMW氢能7系装备了能够使用液氢燃料和汽油的6.0升V1 2发动机，最大输出功率为191千瓦/260马力，在4,300 转/分钟的转速下，最大扭矩可达390牛顿米， 在9.5秒内即可从 零加速到100公里 /小时，最高电子 限速为230公里/ 小时。
V小水电建设
• 小水电建设存在问题
小水电项目的建设，其效益显著，但也存在着如 下一些不容忽视的问题，严重影响了小水电项目的 经济效益。 ① 设备利用率偏低。 ② 用电负荷与自然资源不协调。 ③ 经营体制不完善，规章制度不健全。 ④ 上网电价偏低。
2012.03.05
CH3(OH) CO 2H2 90.8kJ mol-1
CO H2O CO2 H2 47.3kJ mol-1
2012.03.05
总结汇报
III工业制氢方法比较
• 主要消耗定额: 原料甲醇0.65 kg 原料脱盐水0.38 kg 燃料天然气0.17 Nm3 电0.4 kW ·h 。 导热油炉按燃气炉考虑，天然气中的甲烷含量按96.9 %计。
2012.03.05
总结汇报
I 氢能源简介
• 利用形式多 既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料 电池，或转换成固态氢用作结构材料
• 可以多种形态存在 以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求
2012.03.05
总结汇报
I 氢能源简介
制氢水电站构想前期准备汇报
湖南大学电气与信息工程学院 2012.3.5
主要内容
• 氢能源简介 • 氢能源的工业应用 • 工业制氢方法比较 • 氢能源利用的障碍 • 小水电建设 • 电解水制氢的设备和工艺
2012.03.05
总结汇报
I 氢能源简介
• 目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类 生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。氢正是这样一种在常规能源危机的 出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源
• 主要消耗定额：原料脱盐水0.82kg，电耗5.5k
W·h
2012.03.05
总结汇报
III工业制氢方法比较
• 为改善水的导电性能、降低电耗，通常电解槽 内的液体不是纯水，而是一定浓度的KOH水溶 液。目前国内的电解槽，小室电压≤2 V ，单 台最大产氢量可达300 Nm3·h-1； 电解槽工作 压力可达4.0 MPa (产氢量≤40 Nm3·h-1 的电解 槽，工作压力可达5.0 MPa) ，出槽气体温度90 ℃，经分离碱液和水分后的氢气纯度可达99.9 %、氧气纯度可达99.5 %。若进一步经纯化装 置处理，氢气的最高纯度可达99.9999 %。