第三章氫能（PPT 精品）

1、氫能 氫的制備 以煤為原料制取氫氣 焦爐煤氣psa制氫裝置 煤氣化為合成氨后制取氫氣 煤氣化為合成氨后制取氫氣 以天然氣制取氫氣 電解水制氫電解水制氫 太陽能制氫 混合能源制氫 制氫方法制氫方法優(yōu)缺點優(yōu)缺點 天然氣重整天然氣重整co需分離或進一步轉(zhuǎn)化，氣體純凈，費用低需分離或進一步轉(zhuǎn)化，氣體純凈，費用低 煤氣化煤氣化co需分離或進一步轉(zhuǎn)化，可能含塵和硫，費用低需分離或進一步轉(zhuǎn)化，可能含塵和硫，費用低 烴水蒸氣重整烴水蒸氣重整轉(zhuǎn)化溫度高，催化劑易失活轉(zhuǎn)化溫度高，催化劑易失活 烴部分氧化烴部分氧化轉(zhuǎn)化溫度高，催化劑易失活轉(zhuǎn)化溫度高，催化劑易失活 烴自熱重整烴自熱重整原料供給方便可自行維持熱平衡，低

2、原料供給方便可自行維持熱平衡，低co，需高活性和高穩(wěn)定性的，需高活性和高穩(wěn)定性的 催化劑催化劑 醇水蒸氣重整醇水蒸氣重整轉(zhuǎn)化溫度低，氫濃度高，低轉(zhuǎn)化溫度低，氫濃度高，低co，需高活性和高穩(wěn)定性的催化劑，需高活性和高穩(wěn)定性的催化劑 醇分解醇分解轉(zhuǎn)化溫度低，轉(zhuǎn)化溫度低，co濃度高，需高活性和高穩(wěn)定性的催化劑濃度高，需高活性和高穩(wěn)定性的催化劑 醇自熱重整醇自熱重整可自動熱平衡，低可自動熱平衡，低co，原料供給方便，需高活性和高穩(wěn)定性的催，原料供給方便，需高活性和高穩(wěn)定性的催 化劑化劑 氨分解氨分解轉(zhuǎn)化溫度高，毒性原料，無轉(zhuǎn)化溫度高，毒性原料，無co 肼分解肼分解 自熱平衡，有毒易爆自熱平衡，有毒易爆

3、 高壓氫氣儲存 高壓儲氫的問題 v容量?。阂云胀ㄤ摬闹瞥傻膲毫θ萜鳎瑑鋲毫?15mpa時，氫的重量僅占總重量的1，體積容量約 0008kgh2/l。使用特種高強度奧氏體鋼材料制成 的容器時，儲氫重量可達總重量的26。 v安全性差：高壓容器本身就需要特殊的照顧與維護， 況且容器中裝的是易燃易爆又易滲漏的氫氣。車禍 時可能有嚴重的后果。 v實施問題：容器壓力愈高，充氫站的建設(shè)、壓縮運 行所化的代價愈高。而且充裝1立方米氫氣要耗電 05度左右、而1立方米氫氣經(jīng)燃料電池發(fā)電僅得2 度電。 液態(tài)氫儲存 液態(tài)氫儲存 液態(tài)儲氫的問題 v氣態(tài)氫降溫到-253變?yōu)橐后w進行貯存； v各種儲氫方式中，液態(tài)儲存氫

4、能達到最高的儲存體 積密度和重量密度； v液氫存儲的重量比約57.5，體積容量約 004kgh2/l； v氫氣液化的費用昂貴，幾乎相當于三分之一液氫的 成本； v液氫的貯存容器龐大； v需要極好的絕熱裝置來隔熱，避免沸騰汽化。 金屬氫化物儲氫 v首先使氫與金屬 形成金屬氫化物 v加熱后，金屬氫 化物分解脫氫而 得氫氣 。 儲氫合金 v鈦系儲氫合金、 v鋯系儲氫合金、 v鐵系儲氫合金及 v稀土系儲氫合金 金屬氫化物儲氫的問題 v單位重量的儲氧量不高，儲氫材料加上容器后，單位重量的 儲氫量低于高性能材料的壓力容器，儲氫重量為總重量的 15以下； v單位體積的儲氫容量有所提高，為005kgh2/l。

5、 v儲氫壓力為12mpa，遠低于壓力容器，提高了安全性，充 氫能耗皆降低； v金屬氫化物對氫氣中的少量雜質(zhì)如o2，h2o，co等有較高的 敏感度，高于燃料電池電極催化劑的敏感度，因而提高了對 原料氫的質(zhì)量要求； v存在金屬氫化物的機械強度、反復充放后的粉碎等問題，金 屬氫化物可反復充放的次數(shù)不多且價格昂貴； v儲氧化物的容器要能夠耐高壓，還要有足夠的換熱面積，能 夠迅速的傳遞吸氧和放氫反應(yīng)過程中釋放或者需要的熱量。 活性炭吸附貯氫 v活性炭低溫吸附具有相當好的儲氫能力，在 -196，4.2mpa時，活性炭的儲氫量約總重 的5； v但是-196的低溫、4.2mpa的壓力，兼有高 壓容器法和液氫法

6、的弱點，在車上也不是可 行的方法 。 碳納米材料貯氫 v碳納米管是一種納米尺度的、具有完整分子 結(jié)構(gòu)的新型碳納米材料，是由石墨的一層碳 原子卷曲而成的無縫、中空的管體。 v碳納米管具有優(yōu)良的貯氫性能. 碳納米材料貯氫的問題 v納米碳管的價格昂貴，目前還未解決其規(guī) 模制備的方法； v納米碳放氫難，放氫的容量低，放氫速率 低； 氫能的利用 氫能的利用 氫能的利用 氫 能 的 利 用 航天飛機的高壓補燃氫/氧發(fā)動機 氫氣發(fā)動機 寶馬氫能源12缸發(fā)動機 氫氣發(fā)動機 寶馬氫能源12缸發(fā)動機 氫氣發(fā)動機 氫能的利用 v氫氣同樣可以用來直接驅(qū)動改進的內(nèi)燃機 ； v轉(zhuǎn)子發(fā)動機只需要極小的改動就可以燃用氫 氣

7、； vrx-8s車每加滿一罐壓縮氫氣可行駛120英里 （約合193.12公里）。 氫混合動力研究車（h2rv） 氫 能 摩 托 車 福特汽車公司focush2rv氫發(fā)動機轎車 燃料電池 v燃料電池由正極、負極和夾在正負極中 間的電解質(zhì)板所組成； 燃 料 電 池 工 作 原 理 燃料電池工作原理 v工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑 （空氣）； v氫在負極分解成正離子h+和電子e-，氫離子進入電 解液中，而電子則沿外部電路移向正極； v用電的負載就接在外部電路中； v在正極上，空氣中的氧 同電解液中的氫離子吸 收抵達正極上的電子形 成水； v這正是水的電解反應(yīng)的 逆過程。 燃料電池動力廠 250 千瓦燃料電池 燃料電池裝置的構(gòu)成 燃料電池的類型 v堿性燃料電池（afc）采用氫氧化鉀 溶液作為電解液。 v質(zhì)子交換膜燃料電池（pemfc）采用 極薄的塑料薄膜作為其電解質(zhì)。 v磷酸燃料電池（pafc）采用200高 溫下的磷酸作為其電解質(zhì)。 v熔融碳酸燃料電池（mcfc） v固態(tài)氧燃料電池（sofc）采用固態(tài)電 解質(zhì) 燃料電池 梅賽德斯-奔馳氫燃料電池公共汽車 氫燃料電池發(fā)動機 梅賽德斯-奔馳a級燃料電池汽車 氫燃料電池公共汽車 安裝在車尾部的氫燃料電池發(fā)動機安裝在車尾部的氫燃料電池發(fā)動機 燃料電池mpv