从汽车到船舶,从工厂到家庭,氢能出现在社会生产生活各个方面,不少大型城市开始兴建加氢站等基础设施,氢能源技术与产业得到大规模推广。作为氢能生产大国和使用大国,有力推动氢能发展。在交通领域,2022年我国氢能源汽车保有量突破万辆,预计到2025年有望增至10万辆。在旺盛的需求引导下,绿氢制取的成本降低。目前,绿氢主要通过电解水来制取,成本的80%来自电解过程的能耗。根据工作原理、温度以及所用电解池材料的不同,电解水制氢可分为碱性电解水、质子交换膜电解水、高温固体氧化物电解水3类。碱性电解水技术成熟度较高,具有成本优势,是现有大规模绿氢工程项目的主要方案。质子交换膜电解水技术效率高于碱性电解水,系统集成简单,但需要使用贵金属铂、铱等作为催化剂,目前设备成本约为碱性电解水的3倍,未来需通过新型催化剂的开发和膜电极制备技术的发展提升性价比。高温固体氧化物电解水技术,则是在500—800摄氏度高温下,将电能和热能转化为化学能(氢能),氢气被分离出来,被认为是理论效率的电解水制氢技术。综合来看,发展新型电解质材料、提高关键材料寿命、优化工作温度成为电解制氢技术的发展方向。在加氢站内进行小型橇装天然气制氢具有占地小、高效环保和节约成本等优点。吉林加工天然气制氢设备
在制氢设备中,氢气的纯化可以通过物理或化学的方法来实现,常见的氢气纯化技术有变压吸附提纯、膜分离提纯、低温分离提纯、化学提纯、金属氢化法、氢化脱氢法等。需要注意的是,不同的制氢设备可能采用不同的纯化方法,具体选择取决于设备规模、原料气成分、纯化要求等因素。1,变压吸附(PSA)是通过吸附剂在 下吸附氢气中的杂质,然后在低压下解吸的提纯方法,适用于大规模制氢设备。2,膜分离作为一种常用的提纯技术,包括钯膜扩散法和有机中空纤维膜扩散法,是利用特殊的膜材料,通过选择性渗透的原理,将氢气与其他气体分离,适用于中小规模制氢设备。3,低温分离提纯则是基于氢与其他气体沸点差异大的原理,由于氢气在低温下会产生冷凝液化现象,而其他杂质气体则仍保持气态,从而实现氢气的纯化。这种方法需要消耗大量的能量,因此成本较高。4,化学提纯是指通过化学反应将氢气中的杂质转化为其他物质,从而实现氢气的纯化。吉林加工天然气制氢设备天然气制氢设备的生产过程中,需要注意对催化剂的选择和使用。
除了作为化工原料(如石油炼化、合成氨、合成甲醇)和工业工艺气体(如钢铁、半导体行业还原剂)等传统使用方式外,绿氢还可以作为能源、燃料来使用。氢燃料电池是目前被看好的氢能利用路线。氢燃料电池汽车具备零排放、零污染、无噪声、补充燃料快、续航能力强等优势。2022年北京冬奥会期间,超过1000辆氢能源汽车使用,并配备了30多个加氢站,这是迄今为止氢燃料电池汽车在全球规模的集中示范运营。在新技术加持下,氢能交通工具可以实现风、光、水到氢再到水的“无碳物质闭环”,构成绿色发展的一次次清洁能量循环。比如氢能源市域列车,以每天500公里里程计,每年大约可减少10余吨二氧化碳排放。未来,氢能大巴、氢能重卡、氢动力船舶、氢动力无人机等都可能出现,氢能交通工具也有望与其他新能源交通工具一道,构筑城乡发展的运力网络。
解决了氢能的来源和制取成本问题,就要考虑如何把氢能送达各类应用场景并创新氢能利用方式。储存和运输,始终是人类能源利用的技术课题。氢气密度小、易燃,因而储运成本高,存在安全,长期以来影响着氢能利用。为此,科学家们正尝试将氢转化为易储易运的氨或甲醇,进而实现绿氢大规模应用。比如,以经典的哈伯—博施工艺借助氮气及氢气制取氨气,或利用新兴的电化学常压低能耗合成氨技术,实现“氢氨融合”,丰富了化肥、工业等传统用氨行业及绿氨掺混发电、绿色船用燃料等下游新兴领域的能源供给。另外,利用绿氢和二氧化碳合成绿色甲醇,也能实现氢能整体的全周期近零排放。目前全球市场对绿色甲醇、绿氨、柴油等绿色清洁液体燃料需求巨大,相关产业总产能有待进一步提高,绿色清洁液体燃料前景广阔,有望成为更具经济性的绿氢消纳利用新路径。 绿色发展越来越成为全球共同的发展理念。
我们日常生产生活中用到的氨能,主要是氣和氧进行化学反应释放出的化学能。氢能是“多彩”的。根据不同制取方式,氢能可分为绿氢、灰氢、蓝、紫、金氨等。其中,灰氢来自煤炭制复、天然气制氢、工业副产氢气,属于直接制复,成本较低,但需要消耗煤、天然气等化石能源,会产生大量氧化碳。目前,灰产量约占全球氢气产量的九成以上。蓝复则是在灰家基础上,将制备过程中排放的二氧化球副产品捕获、利用和封存。紫复是利用核能进行大规模电解水制复。近年来,地质学家还发现了金氛,它由地下水与地下橄模石(一种呈绿色的模铁砖酸盐)等矿物相互作用,使水被还原为氧气和表气。在这一过程中,氧气与矿物中的铁结合,复气则跳挽到周围的岩石中,并利用地下矿石的石化过程不新再牛复气。金氨因其地质储道。勘测和开采难度极大,目前尚未得到充分开发利用天然气制氢的副产品有从氯碱工业副产气、煤化工焦炉煤气、合成氨产生的尾气。吉林加工天然气制氢设备
天然气绝热转化制氢工艺流程简单、操作方便。吉林加工天然气制氢设备
天然气制氢方法主要有热裂解法、催化裂解法和重整法等。热裂解法热裂解法是将天然气在高温下分解为氢气和碳,常用反应温度在800度至1000度之间。催化裂解法催化裂解法是在催化剂的作用下将天然气在低温下分解为氢气和碳。由于反应温度较低,能量损失小。催化剂通常是钜、铂、铭等贵金属催化剂。重整法是利用天然气进行催化重整反应,其原理是将天然气与水蒸气加热至高温,经过反应后得到大量的氢气和一定量的CO2。重整反应通常采用镍为催化剂。天然气制氢工艺流程主要包括净化系统与转化系统和提纯系统。净化系统主要包括对原料气的烯烃、含硫进行净化,原因是转化催化剂的敏感。转化系统主要是以净化气、蒸汽在转化催化剂的作用下,转化成氢气、CO/CO2,然后经过以Fe3O4为催化剂使得CO转化成C02和氢气,经过净化系统,得到纯度较高的氢气。天然气制氢技术特点:(1)技术成熟,运行安全可靠。(2)操作简单,自动化程度高。(3)运行成本低廉,回收期短。(4)低氮排放技术,满足环境保护要求。(5)优化圆筒炉结构,结构简单,可靠性高。(6)PSA解吸气全回烧,降低燃料消耗,减少废气排放。(7)装置设备高度集成化,实现撬块化,占地小,工期短。吉林加工天然气制氢设备
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