氢能利用关键技术系列--制氢工艺与技术
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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制氢工艺技术标准有哪些
制氢工艺技术标准有哪些制氢工艺技术标准主要涵盖氢气的产生、纯化、储存、输送等方面的要求，以确保氢气的质量、安全和环境可持续性。
以下是一些制氢工艺技术标准的要点：1. 产生氢气的工艺标准：- 电解法：规定电解槽的设计要求、电流密度、电解液配方、电极材料等；- 碱金属法：规定金属反应器的设计参数、金属与水反应的条件、产氢速率等；- 热解法：规定热解装置的温度、压力、反应物料及其比例等；- 生物法：规定采用生物细胞进行产氢的条件、储氢配置等；2. 氢气纯化的工艺标准：- 吸附法：规定吸附剂的种类、载体选择、吸附温度、压力等；- 膜法：规定膜材料的选择、工作温度、压力差、膜通量等； - 胶体沉淀法：规定使用的沉淀剂、沉淀温度、PH 值等；- 催化法：规定催化剂的种类、催化温度、反应速率等；3. 氢气储存和输送的工艺标准：- 压缩储氢：规定储氢设备的设计压力、温度、储氢容量、压缩机选型等；- 液化储氢：规定液化氢气的温度、压力、储存材料和容器选择等；- 吸附储氢：规定吸附剂的选择、储氢温度、压力、吸附量等；- 输送管道：规定氢气输送管道的材料、压力等要求，确保氢气输送的安全性；此外，还有一些维护和安全方面的标准：- 氢气检测和监测：规定氢气检测装置的安装位置、灵敏度、报警条件等；- 泄漏处理和事故应急预案：规定氢气泄漏的处置方法、应急预案制定等；- 工作环境和人员安全：规定工作环境的通风、防爆设施、操作人员的培训与防护等。
综上所述，制氢工艺技术标准从氢气的产生到使用的整个过程都有严格的规定，旨在确保制氢过程的高效、安全和环保，促进氢能源产业的可持续发展。
制定和遵守这些标准对于保障氢气的质量和使用的安全性具有重要意义。
氢气加注关键技术实施方案
氢气加注关键技术实施方案氢气加注是指将氢气加注到氢能源储存设备或车辆中，是氢能源产业链中的重要环节之一、氢气加注关键技术实施方案包括氢气制备、氢气储存、氢气加注设备和加注站建设等方面。
下面将详细介绍氢气加注关键技术的实施方案。
一、氢气制备技术氢气制备技术是氢气加注的前提和基础，主要包括电解水法、热解法和重整法等。
在氢气加注中，电解水法是最常见和广泛应用的氢气制备技术，它通过电解水的方式将水分解成氢气和氧气，经过处理后得到高纯度的氢气。
热解法则是将氢气从复杂化合物中分离出来，而重整法则是将烃类物质经过催化剂的作用进行化学反应产生氢气。
氢气制备技术的选择应根据具体情况确定，以满足氢气加注的需求，并考虑能源消耗、技术成熟度和经济性等因素。
二、氢气储存技术氢气储存技术是将制备好的氢气进行储存，以便随时加注到需要的地方。
常见的氢气储存技术包括压缩氢气储存和液化氢气储存。
压缩氢气储存技术是将制备好的氢气通过高压压缩机进行压缩，将氢气储存于大容积的储氢容器中。
液化氢气储存技术则是将氢气通过冷凝和制冷装置进行液化，储存于液氢罐中。
储氢容器的选择应考虑其容积、压力和安全性等因素，并选择适当的储氢技术，以确保氢气加注的可靠性和安全性。
三、氢气加注设备氢气加注设备是将制备好的氢气加注到氢能源储存设备或车辆中的关键环节。
氢气加注设备主要由氢气加注机和控制系统组成。
氢气加注机是将氢气从储氢容器中抽取出来，并进行过滤、计量和加注等操作的设备。
控制系统负责对氢气加注设备进行控制和监测，包括氢气加注流量、压力和温度等参数的监控。
为确保氢气加注的安全性和可靠性，氢气加注设备应采用先进的技术和设备，同时具备快速加注、高效加注和多气压适配等功能。
四、加注站建设加注站的建设是氢气加注的基础设施之一，是实现氢气加注的重要环节。
加注站的建设包括压缩氢气加注站和液化氢气加注站两种形式。
压缩氢气加注站是将储存的压缩氢气加注到氢能源储存设备或车辆中，而液化氢气加注站则是将储存的液化氢气加注到氢能源储存设备或车辆中。
天然气制氢工艺技术
天然气制氢工艺技术天然气制氢是一种环保、高效的氢能源生产技术，具有很大的潜力。
天然气是一种丰富的能源资源，主要由甲烷组成，而甲烷是制氢的主要原料。
天然气制氢工艺技术主要分为蒸汽重整法、燃烧法和膜分离法三种。
蒸汽重整法是一种常用的制氢方法，它是通过将天然气与蒸汽混合在催化剂的作用下反应生成氢气和二氧化碳。
这种方法具有制氢反应速度快、工艺简单等优点。
同时，蒸汽重整法还可以通过控制操作条件进行灵活调节，以满足不同场景下的制氢需求。
然而，蒸汽重整法在操作过程中产生的二氧化碳需要进行处理，以减少对环境的影响。
燃烧法是一种直接利用天然气燃烧产生水蒸气和二氧化碳的方法，进而通过水蒸气和二氧化碳反应生成氢气。
这种方法具有制氢效率高、操作简单等特点，但也需要对产生的二氧化碳进行处理，以减少温室气体排放。
膜分离法是一种基于气体分子在薄膜上扩散速率不同的原理进行氢气富集的方法。
天然气中的甲烷在高压条件下通过膜的选择性渗透，分离出氢气。
这种方法具有能耗低、操作简单等优点，同时可以减少二氧化碳排放。
然而，膜分离法中膜材料的选择和稳定性是制约其应用的主要问题。
天然气制氢工艺技术的发展还面临一些挑战。
首先，天然气是一种有限资源，因此需要在开采和利用过程中合理规划和节约资源。
其次，工艺技术的稳定性和经济性也是制约其发展的关键因素，需要继续进行研究和优化。
此外，二氧化碳的处理和排放问题也需要解决，以减少对环境的影响。
然而，天然气制氢工艺技术的优势仍然明显。
天然气资源丰富，可以为氢能源提供可靠的原料，使得制氢过程更加可持续。
同时，天然气制氢可以减少对传统能源的依赖，有利于改善能源结构和减少环境污染。
另外，天然气制氢技术的应用也能为氢能源的推广提供更多的途径和可能性。
综上所述，天然气制氢工艺技术是一种具有潜力和发展前景的氢能源生产技术。
蒸汽重整法、燃烧法和膜分离法是目前主要的制氢方法。
但是，工艺技术的稳定性、资源利用和环境管理仍然是需要解决的关键问题。
制氢供氢技术及氢管理
1.4 炼化副产氢气
以国内某一大型炼化一体化企业为例，在其全厂氢源的组成中 ，炼化副产氢的比例高达68.52%，且该部分氢源的成本仅为9 000 元/吨左右。具体氢源组成如下表2所示。
表 2 某炼化企业氢源组成
制氢
资源量,Nm3/h 比例,% 45315 30.32
回收
1736 1.16
重整
43298 28.97
制氢供氢技术及氢管理
上海石化
二〇一二年九月
前
言
由于环保的要求越来越高，对燃油中硫、氮、烯烃等含量的控制越
来越严格，炼油厂只能用加氢处理来减少它们的含量，提供更清洁的燃 料；而且，由于轻质原料短缺，炼油厂要把重质原料加氢裂化，变成价 值更高的轻烃类，也需要大量氢气。 炼厂的唯一出路就是必须注重石油资源深加工，提高轻质、优质产
乙烯
59128 39.55
合计
149477 100
1.4 炼化副产氢气
随着炼油轻烃资源利用深度的不断提高，炼厂干气中所含有的 氢气组分也越来越受到人们的重视，在依次回收干气中的液化气和 碳二组分等后，干气中的氢气浓度得到不断的提升，使得回收其中 的氢气成为可能。表3为某炼化企业碳二回收装臵在回收催化干气中 碳二组分后的干气组成。
表 3 某炼化企业碳二回收装置原料及吸附废气组成
物流名称 原料气 吸附废气
氢气,vol% 27.33 38.32
甲烷,vol% 30.83 39.14
碳二,vol% 25.50 5.59
其它,vol% 16.34 16.95
第二部分
氢气提纯工艺
变压吸附（PSA）工艺
膜分离工艺
深冷分离工艺
氢气回收组合工艺
企业的氢网络系统，通常可以分为三个部分：产氢过程、耗氢过 程和净化回收单元。这三要素间的相互作用决定了企业氢分配网络以 及氢需求量。
电解制氢—低温低压合成氨关键技术及应用
电解制氢—低温低压合成氨关键技术及应用电解制氢技术是将水电解为氢气和氧气的过程，而低温低压合成氨技术则是利用催化剂在低温低压条件下将氢气和氮气合成氨气。
这两种技术的结合可以实现氢能的高效利用，减少对化石燃料的依赖，同时也可以降低氨的生产成本和环境污染。
本文将从理论和实践两个方面探讨电解制氢-低温低压合成氨关键技术及应用。
一、电解制氢技术1.1 电解原理电解制氢的基本原理是利用电解槽将水分解成氢气和氧气。
具体来说，当电流通过水溶液时，水分子会被分解成氢离子(H+)和氧离子(OH-)。
在阳极处，氢离子会接受电子并还原成氢气；在阴极处，氧离子会失去电子并形成氧气。
这样一来，就实现了水的电解分解。
1.2 电解槽结构电解槽主要由电极、隔膜、电解质溶液和电源等部分组成。
其中，电极是电解槽的核心部件，负责导电和产生化学反应。
常见的电极材料有铂、钛、石墨等；隔膜则起到隔离阴阳极的作用，防止氢气的泄漏；电解质溶液则是溶解在水中的盐类物质，如硫酸、氯化钠等；电源则提供电能驱动电流通过电解槽。
二、低温低压合成氨技术2.1 催化剂选择低温低压合成氨技术的关键在于催化剂的选择。
目前常用的催化剂主要有铁系、镍系和铜系等。
这些催化剂具有较高的活性和选择性，可以在较低的温度和压力下实现氨的合成。
还可以采用非贵金属催化剂，如硅基催化剂、钴基催化剂等，以降低成本和环境影响。
2.2 反应机理低温低压合成氨的反应机理主要是基于哈伯-博斯曼过程(HBP),即将氢气和氮气在催化剂的作用下转化为氨气。
具体来说，反应分为三个步骤：第一步是氢气和氮气在高温高压下发生哈伯-博斯曼反应生成异构化氨；第二步是异构化氨在催化剂的作用下与水蒸气反应生成相应的氨基甲酸酯类化合物；第三步是氨基甲酸酯类化合物分解成氨气和相应的酸或碱。
这个过程中需要控制适当的温度、压力和催化剂种类等因素，以实现高产率、低能耗和低污染的目标。
三、电解制氢-低温低压合成氨技术的应用前景3.1 能源领域电解制氢-低温低压合成氨技术可以将电能转化为氢能和化学能，为可再生能源的发展提供了新的途径。
制氢技术工艺流程
制氢技术工艺流程一、传统制氢技术。
1. 化石燃料制氢。
- 这是比较常见的一种方法啦。
比如说天然气制氢，就是把天然气通过一系列复杂的化学反应转化成氢气。
这个过程就像是给天然气做了一场神奇的变身魔法秀。
天然气里的碳氢化合物在高温和催化剂的作用下，碳和氢就开始“分家”了，氢气就被分离出来啦。
不过这种方法呢，虽然能制出氢气，但是会产生二氧化碳等温室气体，就有点像做好事的时候不小心也做了点小坏事呢。
- 还有煤制氢，煤里面含有很多碳元素，制氢的时候把煤在高温下气化，然后再经过净化、变换等步骤，让氢气慢慢现身。
这过程就像是从一个黑煤球里把闪闪发光的氢气精灵给找出来一样。
但是煤制氢也有个大问题，那就是它的污染比较大，不仅有二氧化碳排放，还可能有一些硫化物等污染物。
2. 水电解制氢。
- 这个就比较环保啦。
就像它的名字一样，用电来分解水。
水是由氢和氧组成的嘛，给它通上电，就像给水里的氢和氧下达了“分开”的命令。
在电解槽里，水分子在电极的作用下，氢原子和氧原子就各奔东西啦，氢气在阴极冒出来，氧气在阳极冒出来。
不过这种方法也有小烦恼，就是它比较耗电，如果电是来自传统的火力发电厂，那从全生命周期来看，也不是特别环保。
但是如果电是来自太阳能或者风能这些清洁能源，那可就太棒啦，就像是用最纯净的能量孕育出最纯净的氢气。
二、新兴制氢技术。
1. 生物质制氢。
- 这是一种很有创意的制氢方法哦。
生物质嘛，就是那些植物啦、微生物啦之类的东西。
比如说利用一些微生物的新陈代谢，就像它们在自己的小世界里开了个氢气工厂一样。
微生物在合适的环境下，会分解有机物，然后产生氢气。
还有就是通过热化学转化，把生物质加热到一定温度，让它释放出氢气。
这就像是把生物质里藏着的氢气宝藏给挖掘出来。
而且生物质制氢还有个好处，就是它是可再生的，就像大自然一直在给我们送制氢的原材料，只要我们合理利用就好啦。
2. 光解水制氢。
- 这个听起来就超级酷炫。
利用太阳光的能量来分解水制氢，就像是给太阳下达了一个任务：“太阳，帮我把水变成氢气吧！”在一些特殊的光催化剂的作用下，太阳光的光子就像一个个小锤子，把水分子敲开，让氢原子和氧原子分开，氢气就产生了。
电制氢技术
电制氢技术电制氢技术是指利用电能来分解水分子，产生氢气的技术。
随着对可再生能源的需求不断增加，电制氢技术正在成为一种重要的能源转换和储存方式。
本文将从电制氢技术的原理、应用和发展前景三个方面进行介绍。
一、电制氢技术的原理电制氢技术是基于电解水的原理实现的。
水分子（H2O）在电解过程中被分解成氢气（H2）和氧气（O2）。
具体来说，当通入电流时，水分子中的氢离子（H+）会向阴极移动，而氧离子（O2-）会向阳极移动，从而在两极产生氢气和氧气。
这样通过电解水的方式，可以将电能转化为氢气能源。
1.能源转换：电制氢技术可以将电能转化为氢气能源，通过氢气燃烧产生热能或驱动发电机发电，实现能源转换和利用。
与传统燃烧方式相比，氢气燃烧产生的是清洁能源，不会产生二氧化碳等污染物，对环境友好。
2.能源储存：电制氢技术可以将电能转化为氢气储存起来，成为一种可再生能源的储存方式。
相比于传统的电池储能系统，氢气储存具有更高的能量密度和长期储存的优势。
在可再生能源供应不稳定的情况下，电制氢技术可以提供稳定的能源供应。
3.交通运输：电制氢技术可以应用于燃料电池车辆。
将电制氢技术与燃料电池结合，可以将氢气与氧气在燃料电池中反应产生电能，驱动电动汽车行驶。
燃料电池车辆具有零排放和长续航里程的特点，是未来交通运输领域的重要发展方向。
三、电制氢技术的发展前景1.可再生能源的需求增加：随着全球对可再生能源的需求不断增加，电制氢技术作为一种能源转换和储存方式，将扮演着重要的角色。
尤其是在可再生能源供应不稳定的情况下，电制氢技术可以提供稳定的能源供应，解决能源储存和利用的难题。
2.燃料电池车辆的推广：燃料电池车辆作为一种零排放的交通工具，具有广阔的市场前景。
电制氢技术是实现燃料电池车辆商业化应用的关键技术之一。
随着电制氢技术的不断发展和成熟，燃料电池车辆的推广将得到进一步加快。
3.能源转型的趋势：全球范围内的能源转型已经成为一种趋势。
电制氢技术作为一种清洁能源转换方式，符合低碳、环保的能源发展要求。
制氢气工艺流程
制氢气工艺流程
《制氢气工艺流程》
制氢气是一项重要的工业过程，用于生产氢气以供各种工业需求。
制氢气工艺流程是一个复杂的系统，涉及到多种化学反应和工程设计。
下面将介绍一般的制氢气工艺流程：
1. 天然气蒸汽重整
天然气蒸汽重整是最常用的制氢气方法之一。
在这个流程中，天然气首先被蒸汽重整反应器加热并与水蒸气反应，产生一氧化碳和氢气。
然后通过一系列反应和分离步骤，将一氧化碳转化为二氧化碳和水，最终得到高纯度的氢气。
2. 甲醇蒸汽重整
甲醇蒸汽重整是另一种常见的制氢气方法。
在这个流程中，甲醇首先被蒸汽重整反应器加热并与水蒸气反应，产生一氧化碳和氢气。
接着一氧化碳被进一步氧化为二氧化碳和水，最终得到高纯度的氢气。
3. 水电解
水电解是一种直接利用电能将水分解成氢气和氧气的方法。
这种方法不需要天然气或其他碳源，只需要水和电力。
水电解是一种环保的制氢气方法，但也需要大量的电力和设备投资。
4. 烃类蒸气重整
烃类蒸气重整是将烃类化合物（如甲烷或液化石油气）与水蒸气反应制备氢气的方法。
这种方法可以利用多种烃类原料，但
需要进行多级反应和分离。
总的来说，制氢气的工艺流程包括原料准备、反应和分离等多个步骤。
选择合适的工艺流程取决于原料的可用性、所需氢气纯度和产量等因素。
随着技术的不断进步，制氢气的工艺流程也在不断演变和完善。
氢能源制氢方式
氢能源制氢方式
目前制氢的方式主要有以下几种：
1. 电解水制氢：利用电能将水分解成氢和氧气。
这是最常见的制氢方式之一，可以使用可再生能源（如太阳能和风能）供电，实现绿色制氢。
2. 碱性电解制氢：在碱性电解槽中，用碱性溶液作为电解质，在电流的作用下将水分解成氢气和氧气。
这种方式具有制氢速度快、效率高的优点，但需要使用较高浓度的氢氧化钾或氢氧化钠作为电解质。
3. 高温固体氧化物燃料电池（SOFC）制氢：通过将水蒸汽和
天然气等氢源与固体氧化物燃料电池反应堆中的氧气进行直接反应，以产生电能和纯氢。
这种方式具有高能量转化效率和高纯度氢气产生的优点，但需要较高的操作温度。
4. 催化转化制氢：通过催化剂催化反应，将天然气等碳氢化合物与水蒸汽反应生成氢气和二氧化碳。
这种方式具有原料资源丰富、操作简便的特点，但产生的氢气含有二氧化碳等副产品。
5. 生物制氢：利用微生物或酶的代谢活动产生氢气。
这种方式具有低能耗、无污染等优点，但在商业应用上仍面临一些挑战。
以上是一些常见的氢能源制氢方式，不同的方式适用于不同的应用场景和需求。
随着氢能源的发展，更多新的制氢技术可能会出现。
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氢能利用关键技术系列--制氢工艺与技术
氢能利用关键技术系列中的一项重要技术是制氢工艺与技术。
制氢是将氢从其它化合物中分离出来的过程，常用于制备氢气作为能源源。
以下是一些常见的制氢工艺与技术：
1. 热解法（热裂解法）：通过高温将化合物加热至分解温度，使其分解为氢气和其他产物。
常用的热解法包括水蒸气热解法、甲烷热解法等。
2. 电解法：利用电流将水分解为氢气和氧气，是一种常用的制氢方法。
常见的电解法包括碱性电解法、酸性电解法和固体氧化物电解法等。
3. 生物质制氢：利用生物质（如植物糖类、纤维素等）通过生物酶的作用产生氢气的过程。
这种方法具有环境友好和可持续性的特点。
4. 煤制氢：利用煤通过煤气化或其他化学反应将煤中的碳与水反应生成氢气。
煤制氢是一种能源转化的方式，可以实现煤的清洁利用。
5. 光解法：利用太阳能或其他光源通过光催化反应将水分解为氢气和氧气。
光解法具有可持续性和环境友好的特点。
除了以上常用的制氢工艺与技术外，还有一些新兴的氢气制备
技术，如光电催化制氢技术、微生物制氢技术等。
这些新技术在提高制氢效率、降低制氢成本以及减少碳排放等方面具有潜力。
制氢工艺与技术的发展将进一步推动氢能的应用和发展，为清洁能源转型做出贡献。
不同的制氢方法具有各自的适用范围和特点，根据具体的需求和条件选择制氢工艺与技术将非常重要。