「制氢」制氢技术

今天我们来聊聊制氢,以下6个关于制氢的观点希望能帮助到您找到想要的新能源资讯。

本文目录

制氢的全部方法

1、太阳能电解水制氢。电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法，效率较高，但耗电大，用常规电制氢成本比较高。

2、太阳能热分解水制氢。将水或水蒸气加热到3000K(K是热力学单位，3000K约等于3273℃)以上，水中的氢和氧便能分解。这种方法制氢效率高，但需要高倍聚光器才能获得如此高的温度。

3、太阳能热化学循环制氢。在水中加入一种或几种中间物，然后加热到较低温度，经历不同的反应阶段，最终将水分解成氢和氧，而中间物不消耗，可循环使用。产生污染是这种制氢方法的主要问题。

4、太阳能光化学分解水制氢。这一制氢过程与上述热化学循环制氢有相似之处，在水中添加某种光敏物质作催化剂，增加对阳光中长波光能的吸收，利用光化学反应制氢。

扩展资料

太阳能制氢方法步骤

典型的光电化学分解太阳池由光阳极和阴极构成。光阳极通常为光半导体材料，受光激发可以产生电子空穴对，光阳极和对极(阴极)组成光电化学池，在电解质存在下光阳极吸光后在半导体带上产生的电子通过外电路流向阴极，水中的氢离子从阴极上接受电子产生氢气。

半导体光阳极是影响制氢效率最关键的因素。应该使半导体光吸收限尽可能地移向可见光部分，减少光生载流子之间的复合，以及提高载流子的寿命。光阳极材料研究得最多的是TiO2。TiO2作为光阳极，耐光腐蚀，化学稳定性好。而它禁带宽度大，只能吸收波长小于387nm的光子。

参考资料来源：百度百科-太阳能制氢

目前制氢的方法有哪些？

（1）太阳能电解水制氢。电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法，效率较高，但耗电大，用常规电制氢成本比较高。

（2）太阳能热分解水制氢。将水或水蒸气加热到3000K(K是热力学单位，3000K约等于3273℃)以上，水中的氢和氧便能分解。这种方法制氢效率高，但需要高倍聚光器才能获得如此高的温度。

（3）太阳能热化学循环制氢。在水中加入一种或几种中间物，然后加热到较低温度，经历不同的反应阶段，最终将水分解成氢和氧，而中间物不消耗，可循环使用。产生污染是这种制氢方法的主要问题。

（4）太阳能光化学分解水制氢。这一制氢过程与上述热化学循环制氢有相似之处，在水中添加某种光敏物质作催化剂，增加对阳光中长波光能的吸收，利用光化学反应制氢。

（5）生物光合作用制氢。科学家发现，兰绿藻等许多藻类在无氧环境中适应一段时间，在一定条件下都可以进行光合放氢。目前，由于对光合作用和藻类放氢机理了解还不够，藻类放氢的效率很低，目前还不能实现工业化产氢。

制氢技术有哪些呀？

制氢技术有：

1.煤制氢

这是当前成本最低的制氢方式，我国实现大规模制氢的首选技术。我国当前的氢气源生产结构仍以煤为主。根据中国煤炭工业协会公开数据显示，2020年中国氢气产量超过2500万吨，其中煤制氢所产氢气占62%、天然气制氢占19%，工业副产气制氢占18%，电解水制氢仅占1%左右。在中国，煤气化制氢适用于大规模制氢，由于原材料煤炭资源丰富，价格较为低廉，已经具备了一定的经济性优势和规模效益。

2.天然气制氢

全球氢气主要来源为天然气，天然气制氢发展潜力大。天然气制氢是北美、中东等地区普遍采用的制氢路线。工业上由天然气制氢的技术主要有蒸汽转化法、部分氧化法以及天然气催化裂解制氢。天然气制氢发展潜力大，但目前存在资源约束和成本较高的问题。

3.石油制氢

多应用在石化行业，石油制氢原料通常不直接用石油制氢，而用石油初步裂解后的产品，如石脑油、重油、石油焦以及炼厂干气制氢。采用炼油副产品石脑油、重质油、石油焦和炼厂干气制氢，在制氢成本上并不具有优势。如果将这些原料用于炼油深加工可以发挥更大的经济效益，因此，不建议将炼油副产品制氢作为炼油厂制氢的发展方向，而应该考虑可再生能源制得的氢气。

4.甲醇制氢

甲醇制氢装置规模灵活，但稳定性、可靠性差。绿色甲醇能量密度高，是理想的液体能源储运方式。利用可再生能源发电制取绿氢，再和二氧化碳结合生成方便储运的绿色甲醇，是通向零碳排放的重要路径。

制氢技术的特点：

1.天然气制氢：虽然适用范围广，但是原料利用率低，工艺复杂，操作难度高，并且生成物中的二氧化碳等温室气体使之环保性降低。

2.工业尾气制氢：利用工业产品副产物，成本较低。但是以焦炉气制氢为例，不仅受制于原料的供应，建设地点需依靠焦化企业，而且原料具有污染性。

3.电解水制氢：产品纯度高、无污染，但是高成本了限制其推广。

4.光解水与生物质制氢：技术尚未成熟，实现商业化还需一定的时间。

制氢技术有哪些?

制氢技术有：

1. 化石燃料制氢

化石燃料制氢是一种传统的制氢方法，也是一种古老的制氢过程。然而，它仍然依赖化石燃料，并将排放二氧化碳等温室气体。通常用于制氢的化石燃料是天然气。我国的天然气极度缺乏，原料利用率低，制作工艺复杂，难度大。天然气制氢建设地点也很受天然气供应的影响。

2. 甲醇重整制氢法

甲醇蒸汽重整制氢法是20世纪80年代国外发展起来的一种制氢技术，其投资低，建成快，无排放无污染，原料可获得性高。至今为止国内外的制氢工艺非常成熟，高度集成的技术和燃料电池发电技术，在新能源汽车、通信站等领域成功应用，应用前景非常好。

3. 工业副产品制氢

焦炉煤气是采用变压吸附工艺制氢的工艺，从焦化工业副产物焦炉煤气中提取纯氢气，其基本原理是利用固体吸附剂对气体进行选择性吸附，并且气体吸附在吸附剂上随分压的降低而降低气体混合分离和吸附剂再生的特性，达到净化制氢的目的。

4. 电解水制氢

传统的电解水也可以获得氢气，国内外利用电解水制氢的技术相对成熟，效率高，制氢过程简单。但这种方法由于成本高，除已建成的装置外，新装置很少。

氢气的作用：

1、在石化工业中，需加氢通过去硫和氢化裂解来提炼原油。

2、氢的另一个重要的用途是对人造黄油、食用油、洗发精、润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化。

3、在玻璃制造的高温加工过程及电子微芯片的制造中，在氮气保护气中加入氢以去除残余的氧。

4、用作合成氨、合成甲醇、合成盐酸的原料，冶金用还原剂。

5、由于氢的高燃料性，航天工业使用液氢作为燃料。

怎样制取氢气

制取方法

实验室制取

①反应原理：利用金属活动性比氢强的金属单质与酸反应，置换出氢元素。

用锌与稀硫酸反应：

制取氢气的简易方法

注意：

1、这里最好不用盐酸，是因为该反应放热，盐酸会挥发出氯化氢气体，使制得的气体含有氯化氢杂质。Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑

2、钾、钙、钠等金属与稀酸反应时，会优先置换出水中的氢并生成相应的碱，且反应过于剧烈

3、选取的金属应与酸反应速率适中，产生气泡均匀

4、不能使用硝酸或浓硫酸，因为这两种酸具有强氧化性，反应将会生成NO2或SO2

氢气的实验室制取

用铝和氢氧化钠溶液反应制取：

2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑

注：市场上零压氢气机就是根据铝和氢氧化钠反应制氢充球。因为是开放性，是一边放料一边充球，所以机内是无气压的，安全系数较高。

电解水实验

电解就是将两根金属或碳棒(即电极)放在要分解的物质(电解质)中， 然后接上电源，使电流通过液 体。化合物的阳离子移到带负电的电极(阴极)，阴离子移到带正电的电极(阳极)，化合物分为二极。

H2O=H++OH-

H++e-=H

2H=H2

OH--e-=OH

2OH=H2O2

2H2O2=2H2O+O2

2H2O2=2H2O+O2

总的化学方程式是：2H2O=通电=2H2↑+O2↑

收集

1.排水集气法（用于收集难溶于水的气体）

优点：可以收集到较纯净的气体 缺点：收集到的气体较湿润

2.向下排空气法（用于收集密度比空气小，不与空气中成分反应的气体），

优点：过程简洁 缺点：收集到的气体不纯

工业制作法

①水煤气法(主要成分CO和H2，C+H2O==高温==CO+H2）

②电解水的方法制氢气(2H2O==通电==O2↑+2H2↑)

③电解饱和食盐水（2NaCl+2H2O==通电==2NaOH+H2↑+Cl2↑）

原始制作法

原始氢气是宇宙大爆炸由原始粒子形成的氢气，大部分分布在宇宙空间内和大的星球中，是恒星的核燃料，是组成宇宙中各种元素及物质的初始物质。地球上没有原始氢气因为地球的引力束缚不了它。只有它的化合物。

人造氢气生产方法

可分为以下几种⒈ 工业氢气生产方法：

启普发生器制氢气

⑴由煤和水生产氢气（生产设备煤气发生设备，变压吸附设备）

将水蒸气通过炽热的炭层：C+H2O(g)=高温=CO+H2（水煤气），再低温分离

⑵由裂化石油气生产（生产设备裂化设备，变压吸附设备，脱碳设备）

CH4=高温催化剂=C+2H2

⑶电解水生产（生产设备电解槽设备）

⑷工业废气。

⒉民用氢气生产方法：

⑴氨分解（生产设备汽化炉，分解炉，变压吸附设备）

⑵由活泼金属与酸（生产设备不锈钢或玻璃容器设备）

(3)强碱与铝或硅（生产设备充氢气球机设备）一般生产氢气球都用此方法。

Si+2NaOH+H2O=加热=Na2SiO3+2H2↑

(4)甲醇裂解（生产设备导热油炉，甲醇汽化裂解设备，变压吸附装置）一般用氢气量较大化工厂均用此方法。

CH3OH=高温催化=2H2↑+CO↑，低温分离

⒊试验室氢气生产方法：

硫酸与锌粒（生产设备：启普发生器）

4.其他

(1)由重水电解。

(2)由液氢低温精镏。

工业制法

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。利用电解饱和食盐水产生氢气

如2NaCl+2H2O==通电==2NaOH+Cl2↑+H2↑

二、水煤气法制氢 气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。

怎样制造氢气？

工厂生产方法有：

1、电解水制氢．

水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75-85％，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。利用电网峰谷差电解水制氢，作为一种贮能手段也具有特点。我国水力资源丰富，利用水电发电，电解水制氢有其发展前景。太阳能取之不尽，其中利用光电制氢的方法即称为太阳能氢能系统，国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换能量效率的提高，成本的降低及使用寿命的延长，其用于制氢的前景不可估量。同时，太阳能、风能及海洋能等也可通过电制得氢气并用氢作为中间载能体来调节，贮存转化能量，使得对用户的能量供应更为灵活方便。供电系统在低谷时富余电能也可用于电解水制氢，达到储能的目的。我国各种规模的水电解制氢装置数以百计，但均为小型电解制氢设备，其目的均为制提氢气作料而非作为能源。随着氢能应用的逐步扩大，水电解制氢方法必将得到发展。

2、矿物燃料制氢

以煤、石油及天然气为原料制取氢气是当今制取氢气是主要的方法。该方法在我国都具有成熟的工艺，并建有工业生产装置。

（1）煤为原料制取氢气

在我国能源结构中，在今后相当长一段时间内，煤炭还将是主要能源。如何提高煤的利用效率及减少对环境的污染是需不断研究的课题，将煤炭转化为氢是其途径之一。

以煤为原料制取含氢气体的方法主要有两种：一是煤的焦化（或称高温干馏），二是煤的气化。焦化是指煤在隔绝空气条件下，在90－1000℃制取焦碳副产品为焦炉煤气。焦炉煤气组成中含氢气55-60％（体积）甲烷23-27％、一氧化碳6-8％等。每吨煤可得煤气300－350m3，可作为城市煤气，亦是制取氢气的原料。煤的气化是指煤在高温常压或加压下，与气化剂反应转化成气体产物。气化剂为水蒸汽或氧所（空气），气体产物中含有氢有等组份，其含量随不同气化方法而异。我国有大批中小型合成氢厂，均以煤为原料，气化后制得含氢煤气作为合成氨的原料。这是一种具有我国特点的取得氢源方法。采用OGI固定床式气化炉，可间歇操作生产制得水煤气。该装置投资小，操作容易，其气体产物组成主要是氢及一氧化碳，其中氢气可达60％以上，经转化后可制得纯氢。采用煤气化制氢方法，其设备费占投资主要部分。煤地下气化方法近数十年已为人们所重视。地下气化技术具有煤 资源利用率高及减少或避免地表环境破坏等优点。中国矿业大学余力等开发并完善了"长通道、大断 面、两阶段地下煤气化"生产水煤气的新工艺，煤气中氢气含量达50％以上，在唐山刘庄已进行工业性试运转，可日产水煤气5万m3，如再经转化及变压吸附法提纯可制得廉价氢气，该法在我国具有一定开发前景．我国对煤制氢技术的掌握已有良好的基础，特别是大批中小型合成氨厂的制氢装置遍布各地，为今后提供氢源创造了条件。我国自行开发的地下煤气化制水煤气获得廉价氢气的工艺已取得 阶段成果，具有开发前景，值得重视。

（2）以天然气或轻质油为原料制取氢气

该法是在催化剂存在下与水蒸汽反应转化制得氢气。主要发生下述反应：

CH4＋H2O→CO＋H2

CO＋H2O→COZ＋HZ

CnH2h＋2＋Nh2O→nCO＋（Zh＋l）HZ

反应在800-820℃下进行。从上述反应可知，也有部分氢气来自水蒸汽。用该法制得的气体组成中，氢气含量可达74％（体积），其生产成本主要取决于原料价格，我国轻质油价格高，制气成本贵，采用受到限制。大多数大型合成氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料，催化水蒸汽转化制氢的工艺。我国在该领域进行了大量有成效的研究工作，并建有大批工业生产装置。我国曾开发采用间歇式天然气蒸汽转化制氢工艺，制取小型合成氨厂的原料，这种方法不必用采高温合金转化炉，装置投资成本低。以石油及天然气为原料制氢的工艺已十分成熟，但因受原料的限制目前主要用于制取化工原料。

（3）以重油为原料部分氧化法制取氢气

重油原料包括有常压、减压渣油及石油深度加工后的燃料油，重油与水蒸汽及氧气反应制得含氢

气体产物。部分重油燃烧提供转化吸热反应所需热量及一定的反应温度。该法生产的氢气产物成本

中，原料费约占三分之一，而重油价格较低，故为人们重视。我国建有大型重油部分氧化法制氢装置，用于制取合成氢的原料。

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