新型“氫能源”概述課件

新型“氫能源”調(diào)查報告氫能源的介紹新型“氫能源”調(diào)查報告氫能源的介紹1新型“氫能源”概述課件2氫能源的特點(diǎn)氫能源的特點(diǎn)3氫能源的特點(diǎn)重量最輕的元素標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，密度為0.8999g/l，－252.7℃時，可成為液體，若將壓力增大到數(shù)百個大氣壓，液氫可變?yōu)榻饘贇洹?dǎo)熱性最好的氣體比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍。自然界存在最普遍的元素?fù)?jù)估計它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75％，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。

氫能源的特點(diǎn)重量最輕的元素4氫能源的特點(diǎn)理想的發(fā)熱值除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。燃燒性能好點(diǎn)燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范圍，而且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。無毒與其他燃料相比氫燃燒時最清潔滁生成水和少量氮化氫外不會產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、鉛化物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氮化氫經(jīng)過適當(dāng)處理也不會污染環(huán)境，且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。產(chǎn)物水無腐蝕性，對設(shè)備無損。

氫能源的特點(diǎn)理想的發(fā)熱值5氫能源的特點(diǎn)利用率高氫取消了內(nèi)燃機(jī)噪聲源和能源污染隱患，利用率高。運(yùn)輸方便氫可以減輕燃料自重，可以增加運(yùn)載工具有效載荷，這樣可以降低運(yùn)輸成本從全程效益考慮社會總效益優(yōu)于其他能源。減少溫室效應(yīng)氫取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應(yīng)

氫能源的特點(diǎn)利用率高6氫能源的特點(diǎn)利用形式多既可以通過燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。可以多種形態(tài)存在以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。耗損少可以取消遠(yuǎn)距離高壓輸電，代以遠(yuǎn)近距離管道輸氫，安全性相對提高，能源無效損耗減小。

氫能源的特點(diǎn)利用形式多7氫能源的制取氫能源的制取8電解水制氫水電解制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一。水為原料制氫過程是氫與氧燃燒生成水的逆過程，因此只要提供一定形式一定能量，則可使水分解。提供電能使水分解制得氫氣的效率一般在75-85％，其工藝過程簡單，無污染，但消耗電量大，因此其應(yīng)用受到一定的限制。利用電網(wǎng)峰谷差電解水制氫，作為一種貯能手段也具有特點(diǎn)。我國水力資源豐富，利用水電發(fā)電，電解水制氫有其發(fā)展前景。太陽能取之不盡，其中利用光電制氫的方法即稱為太陽能氫能系統(tǒng)，國外已進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性研究。隨著太陽電池轉(zhuǎn)換能量效率的提高，成本的降低及使用壽命的延長，其用于制氫的前景不可估量。同時，太陽能、風(fēng)能及海洋能等也可通過電制得氫氣并用氫作為中間載能體來調(diào)節(jié)，貯存轉(zhuǎn)化能量，使得對用戶的能量供應(yīng)更為靈活方便。供電系統(tǒng)在低谷時富余電能也可用于電解水制氫，達(dá)到儲能的目的。我國各種規(guī)模的水電解制氫裝置數(shù)以百計，但均為小型電解制氫設(shè)備，其目的均為制提氫氣作料而非作為能源。隨著氫能應(yīng)用的逐步擴(kuò)大，水電解制氫方法必將得到發(fā)展。電解水制氫水電解制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一。水9礦物燃料制氫以煤、石油及天然氣為原料制取氫氣是當(dāng)今制取氫氣是主要的方法。該方法在我國都具有成熟的工藝，并建有工業(yè)生產(chǎn)裝置。煤為原料制取氫氣在我國能源結(jié)構(gòu)中，在今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)，煤炭還將是主要能源。如何提高煤的利用效率及減少對環(huán)境的污染是需不斷研究的課題，將煤炭轉(zhuǎn)化為氫是其途徑之一。礦物燃料制氫以煤、石油及天然氣為原料制取氫氣是當(dāng)今制取氫氣10以煤為原料制取含氫氣體的方法主要有兩種：一是煤的焦化（或稱高溫干餾）二是煤的氣化。焦化是指煤在隔絕空氣條件下，在90－1000℃制取焦碳副產(chǎn)品為焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣組成中含氫氣55-60％（體積）甲烷23-27％、一氧化碳6-8％等。每噸煤可得煤氣300－350m3，可作為城市煤氣，亦是制取氫氣的原料。煤的氣化是指煤在高溫常壓或加壓下，與氣化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣體產(chǎn)物。氣化劑為水蒸汽或氧所（空氣），氣體產(chǎn)物中含有氫有等組份，其含量隨不同氣化方法而異。我國有大批中小型合成氫廠，均以煤為原料，氣化后制得含氫煤氣作為合成氨的原料。這是一種具有我國特點(diǎn)的取得氫源方法。采用OGI固定床式氣化爐，可間歇操作生產(chǎn)制得水煤氣。該裝置投資小，操作容易，其氣體產(chǎn)物組成主要是氫及一氧化碳，其中氫氣可達(dá)60％以上，經(jīng)轉(zhuǎn)化后可制得純氫。采用煤氣化制氫方法，其設(shè)備費(fèi)占投資主要部分。煤地下氣化方法近數(shù)十年已為人們所重視。地下氣化技術(shù)具有煤資源利用率高及減少或避免地表環(huán)境破壞等優(yōu)點(diǎn)。中國礦業(yè)大學(xué)余力等開發(fā)并完善了"長通道、大斷面、兩階段地下煤氣化"生產(chǎn)水煤氣的新工藝，煤氣中氫氣含量達(dá)50％以上，在唐山劉莊已進(jìn)行工業(yè)性試運(yùn)轉(zhuǎn)，可日產(chǎn)水煤氣5萬m3，如再經(jīng)轉(zhuǎn)化及變壓吸附法提純可制得廉價氫氣，該法在我國具有一定開發(fā)前景．我國對煤制氫技術(shù)的掌握已有良好的基礎(chǔ)，特別是大批中小型合成氨廠的制氫裝置遍布各地，為今后提供氫源創(chuàng)造了條件。我國自行開發(fā)的地下煤氣化制水煤氣獲得廉價氫氣的工藝已取得階段成果，具有開發(fā)前景，值得重視。以煤為原料制取含氫氣體的方法主要有兩種：11以天然氣或輕質(zhì)油為原料制取氫氣該法是在催化劑存在下與水蒸汽反應(yīng)轉(zhuǎn)化制得氫氣。主要發(fā)生下述反應(yīng)：CH4＋H2O→CO＋H2CO＋H2O→COZ＋HZCnH2h＋2＋Nh2O→nCO＋（Zh＋l）HZ反應(yīng)在800-820℃下進(jìn)行。從上述反應(yīng)可知，也有部分氫氣來自水蒸汽。用該法制得的氣體組成中，氫氣含量可達(dá)74％（體積），其生產(chǎn)成本主要取決于原料價格，我國輕質(zhì)油價格高，制氣成本貴，采用受到限制。大多數(shù)大型合成氨合成甲醇工廠均采用天然氣為原料，催化水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的工藝。我國在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量有成效的研究工作，并建有大批工業(yè)生產(chǎn)裝置。我國曾開發(fā)采用間歇式天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝，制取小型合成氨廠的原料，這種方法不必用采高溫合金轉(zhuǎn)化爐，裝置投資成本低。以石油及天然氣為原料制氫的工藝已十分成熟，但因受原料的限制目前主要用于制取化工原料。以天然氣或輕質(zhì)油為原料制取氫氣該法是在催化劑存在下與水蒸汽反12以重油為原料部分氧化法制取氫氣重油原料包括有常壓、減壓渣油及石油深度加工后的燃料油，重油與水蒸汽及氧氣反應(yīng)制得含氫氣體產(chǎn)物。部分重油燃燒提供轉(zhuǎn)化吸熱反應(yīng)所需熱量及一定的反應(yīng)溫度。該法生產(chǎn)的氫氣產(chǎn)物成本中，原料費(fèi)約占三分之一，而重油價格較低，故為人們重視。我國建有大型重油部分氧化法制氫裝置，用于制取合成氫的原料。以重油為原料部分氧化法制取氫氣重油原料包括有常壓、減壓渣油及13生物質(zhì)制氫生物質(zhì)資源豐富，是重要的可再生能源。生物質(zhì)可通過氣化和微生物制氫。生物質(zhì)氣化制氫將生物質(zhì)原料如薪柴、麥秸、稻草等壓制成型，在氣化爐（或裂解爐）中進(jìn)行氣化或裂解反應(yīng)可制得含氫燃料。我國在生物質(zhì)氣化技術(shù)領(lǐng)域的研究已取得一定成果，在國外，由于轉(zhuǎn)化技術(shù)的提高，生物質(zhì)氣化已能大規(guī)模生產(chǎn)水煤氣，其氫氣含量大大提高。微生物制氫微生物制氫技術(shù)亦受人們的關(guān)注。利用微生物在常溫常壓下進(jìn)行酶催反應(yīng)可制得氫氣。生物質(zhì)產(chǎn)氫主要有化能營養(yǎng)微生物產(chǎn)氫和光合微生物產(chǎn)氫兩種。屬于化能營養(yǎng)微生物的是各種發(fā)酵類型的一些嚴(yán)格厭氧菌和兼性厭氧菌）發(fā)酵微生物放氫的原始基質(zhì)是各種碳水化合物、蛋白質(zhì)等。目前已有利用碳水化合物發(fā)酵制氫的專利，并利用所產(chǎn)生的氫氣作為發(fā)電的能源。光合微生物如微型藻類和光合作用細(xì)菌的產(chǎn)氫過程與光合作用相聯(lián)系，稱光合產(chǎn)氫。生物質(zhì)制氫生物質(zhì)資源豐富，是重要的可再生能源。生物質(zhì)可通過14其它合氫物質(zhì)制氫國外曾研究從硫化氫中制取氫氣。我國有豐富的H25資源，如河北省趙蘭莊油氣田開采的天然氣中H多含量高達(dá)90％以上，其儲量達(dá)數(shù)千萬噸，是一種寶貴資源，從硫化氫中制氫有各種方法，我國在90年代開展了多方面的研究，各種研究結(jié)果將為今后充分合理利用寶貴資源，提供清潔能源及化工原料奠定基礎(chǔ)。其它合氫物質(zhì)制氫國外曾研究從硫化氫中制取氫氣。我國有豐富的15各種化工過程副產(chǎn)氫氣的回收多種化工過程如電解食鹽制堿工業(yè)、發(fā)酵制酒工藝、合成氨化肥工業(yè)、石油煉制工業(yè)等均有大量副產(chǎn)氫氣，如能采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行氫氣的分離回收，每年可得到數(shù)億立方米的氫氣。這是一項(xiàng)不容忽視的資源，應(yīng)設(shè)法加以回收利用。目前化工廠副產(chǎn)氫氣的回收，可提供一種較為廉價的氫源，應(yīng)予以重視各種化工過程副產(chǎn)氫氣的回收多種化工過程如電解食鹽制堿工業(yè)、16新型“氫能源”調(diào)查報告氫能源的介紹新型“氫能源”調(diào)查報告氫能源的介紹17新型“氫能源”概述課件18氫能源的特點(diǎn)氫能源的特點(diǎn)19氫能源的特點(diǎn)重量最輕的元素標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，密度為0.8999g/l，－252.7℃時，可成為液體，若將壓力增大到數(shù)百個大氣壓，液氫可變?yōu)榻饘贇?。?dǎo)熱性最好的氣體比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍。自然界存在最普遍的元素?fù)?jù)估計它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75％，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。

氫能源的特點(diǎn)重量最輕的元素20氫能源的特點(diǎn)理想的發(fā)熱值除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。燃燒性能好點(diǎn)燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范圍，而且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。無毒與其他燃料相比氫燃燒時最清潔滁生成水和少量氮化氫外不會產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、鉛化物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氮化氫經(jīng)過適當(dāng)處理也不會污染環(huán)境，且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。產(chǎn)物水無腐蝕性，對設(shè)備無損。

氫能源的特點(diǎn)理想的發(fā)熱值21氫能源的特點(diǎn)利用率高氫取消了內(nèi)燃機(jī)噪聲源和能源污染隱患，利用率高。運(yùn)輸方便氫可以減輕燃料自重，可以增加運(yùn)載工具有效載荷，這樣可以降低運(yùn)輸成本從全程效益考慮社會總效益優(yōu)于其他能源。減少溫室效應(yīng)氫取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應(yīng)

氫能源的特點(diǎn)利用率高22氫能源的特點(diǎn)利用形式多既可以通過燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料?？梢远喾N形態(tài)存在以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。耗損少可以取消遠(yuǎn)距離高壓輸電，代以遠(yuǎn)近距離管道輸氫，安全性相對提高，能源無效損耗減小。

氫能源的特點(diǎn)利用形式多23氫能源的制取氫能源的制取24電解水制氫水電解制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一。水為原料制氫過程是氫與氧燃燒生成水的逆過程，因此只要提供一定形式一定能量，則可使水分解。提供電能使水分解制得氫氣的效率一般在75-85％，其工藝過程簡單，無污染，但消耗電量大，因此其應(yīng)用受到一定的限制。利用電網(wǎng)峰谷差電解水制氫，作為一種貯能手段也具有特點(diǎn)。我國水力資源豐富，利用水電發(fā)電，電解水制氫有其發(fā)展前景。太陽能取之不盡，其中利用光電制氫的方法即稱為太陽能氫能系統(tǒng)，國外已進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性研究。隨著太陽電池轉(zhuǎn)換能量效率的提高，成本的降低及使用壽命的延長，其用于制氫的前景不可估量。同時，太陽能、風(fēng)能及海洋能等也可通過電制得氫氣并用氫作為中間載能體來調(diào)節(jié)，貯存轉(zhuǎn)化能量，使得對用戶的能量供應(yīng)更為靈活方便。供電系統(tǒng)在低谷時富余電能也可用于電解水制氫，達(dá)到儲能的目的。我國各種規(guī)模的水電解制氫裝置數(shù)以百計，但均為小型電解制氫設(shè)備，其目的均為制提氫氣作料而非作為能源。隨著氫能應(yīng)用的逐步擴(kuò)大，水電解制氫方法必將得到發(fā)展。電解水制氫水電解制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一。水25礦物燃料制氫以煤、石油及天然氣為原料制取氫氣是當(dāng)今制取氫氣是主要的方法。該方法在我國都具有成熟的工藝，并建有工業(yè)生產(chǎn)裝置。煤為原料制取氫氣在我國能源結(jié)構(gòu)中，在今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)，煤炭還將是主要能源。如何提高煤的利用效率及減少對環(huán)境的污染是需不斷研究的課題，將煤炭轉(zhuǎn)化為氫是其途徑之一。礦物燃料制氫以煤、石油及天然氣為原料制取氫氣是當(dāng)今制取氫氣26以煤為原料制取含氫氣體的方法主要有兩種：一是煤的焦化（或稱高溫干餾）二是煤的氣化。焦化是指煤在隔絕空氣條件下，在90－1000℃制取焦碳副產(chǎn)品為焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣組成中含氫氣55-60％（體積）甲烷23-27％、一氧化碳6-8％等。每噸煤可得煤氣300－350m3，可作為城市煤氣，亦是制取氫氣的原料。煤的氣化是指煤在高溫常壓或加壓下，與氣化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣體產(chǎn)物。氣化劑為水蒸汽或氧所（空氣），氣體產(chǎn)物中含有氫有等組份，其含量隨不同氣化方法而異。我國有大批中小型合成氫廠，均以煤為原料，氣化后制得含氫煤氣作為合成氨的原料。這是一種具有我國特點(diǎn)的取得氫源方法。采用OGI固定床式氣化爐，可間歇操作生產(chǎn)制得水煤氣。該裝置投資小，操作容易，其氣體產(chǎn)物組成主要是氫及一氧化碳，其中氫氣可達(dá)60％以上，經(jīng)轉(zhuǎn)化后可制得純氫。采用煤氣化制氫方法，其設(shè)備費(fèi)占投資主要部分。煤地下氣化方法近數(shù)十年已為人們所重視。地下氣化技術(shù)具有煤資源利用率高及減少或避免地表環(huán)境破壞等優(yōu)點(diǎn)。中國礦業(yè)大學(xué)余力等開發(fā)并完善了"長通道、大斷面、兩階段地下煤氣化"生產(chǎn)水煤氣的新工藝，煤氣中氫氣含量達(dá)50％以上，在唐山劉莊已進(jìn)行工業(yè)性試運(yùn)轉(zhuǎn)，可日產(chǎn)水煤氣5萬m3，如再經(jīng)轉(zhuǎn)化及變壓吸附法提純可制得廉價氫氣，該法在我國具有一定開發(fā)前景．我國對煤制氫技術(shù)的掌握已有良好的基礎(chǔ)，特別是大批中小型合成氨廠的制氫裝置遍布各地，為今后提供氫源創(chuàng)造了條件。我國自行開發(fā)的地下煤氣化制水煤氣獲得廉價氫氣的工藝已取得階段成果，具有開發(fā)前景，值得重視。以煤為原料制取含氫氣體的方法主要有兩種：27以天然氣或輕質(zhì)油為原料制取氫氣該法是在催化劑存在下與水蒸汽反應(yīng)轉(zhuǎn)化制得氫氣。主要發(fā)生下述反應(yīng)：CH4＋H2O→CO＋H2CO＋H2O→COZ＋HZCnH2h＋2＋Nh2O→nCO＋（Zh＋l）HZ反應(yīng)在800-820℃下進(jìn)行。從上述反應(yīng)可知，也有部分氫氣來自水蒸汽。用該法制得的氣體組成中，氫氣含量可達(dá)74％（體積），其生產(chǎn)成本主要取決于原料價格，我國輕質(zhì)油價格高，制氣成本貴，采用受到限制。大多數(shù)大型合成氨合成甲醇工廠均采用天然氣為原料，催化水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的工藝。我國在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量有成效的研究工作，并建有大批工業(yè)生產(chǎn)裝置。我國曾開發(fā)采用間歇式天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝，制取小型合成氨廠的原料，這種方法不必用采高溫合金轉(zhuǎn)化爐，裝置投資成本低。以石油及天然氣為原料制氫的工藝已十分成熟，但因受原料的限制目前主要用于制取化工原料。以天然氣或輕質(zhì)油為原料制取氫氣該法是在催化劑存在下與水蒸汽反28以重油為原料部分氧化法制取氫氣重油原料包括有常壓、減壓渣油及石油深度加工后的燃料油，重油與水蒸汽及氧氣反應(yīng)制得含氫氣體產(chǎn)物。部分重油燃燒提供轉(zhuǎn)化吸熱反應(yīng)所需熱量及一定的反應(yīng)溫度。該法生產(chǎn)的氫氣產(chǎn)物成本中，原料費(fèi)約占三分之一，而重油價格較低，故為人們重視。我國建有大型重油部分氧化法制氫裝置，用于制取合成氫的原料。以重油為原料部分氧化法制取氫氣重油原料包括有常壓、減壓渣油及29生物質(zhì)制氫生物質(zhì)資源豐富，是重要的可再生能源。生物質(zhì)可通過氣化和微生物制氫。生物質(zhì)氣化制氫將生物質(zhì)