氫氣在石油煉化、化工及精細(xì)化工、金屬冶煉、電子工業(yè)、半導(dǎo)體、浮法玻璃等超過(guò)17個(gè)行業(yè)中使用,應(yīng)用領(lǐng)域多,其中大部分的氫氣在生產(chǎn)中都是以公輔工程的角色出現(xiàn),隨制隨用、中間存儲(chǔ)量不大、負(fù)荷任意調(diào)節(jié),在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)形成自己的體系。同時(shí)氫氣熱值高,且清潔無(wú)碳排放即氫氣與氧氣反應(yīng)生成水、水電解又可以生產(chǎn)氫氣和氧氣。因此氫能作為、清潔的二次能源,優(yōu)勢(shì)突出,越來(lái)越收到重視。近年來(lái),質(zhì)子交換膜燃料電池得到了的發(fā)展,硫化物、CO與催化劑鉑的吸附性比氫更強(qiáng),優(yōu)先于氫氣占據(jù)催化劑表面的活性位點(diǎn)且不易脫除,造成催化劑中毒,使燃料電池的壽命和性能大幅度降低。除了要求氫氣的純度達(dá)到99.97%外,對(duì)CO、硫化物等雜質(zhì)要求苛刻。氫氣已經(jīng)在農(nóng)場(chǎng)的一些過(guò)程中使用,如谷物干燥、冷卻和肥料生產(chǎn)。甲醇裂解天然氣制氫設(shè)備費(fèi)用
氫能是“多彩”的。根據(jù)不同制取方式,氫能可分為綠氫、灰氫、藍(lán)氫、紫氫、金氫等。其中,灰氫來(lái)自煤炭制氫、天然氣制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫氣,屬于直接制氫,成本較低,但需要消耗煤、天然氣等化石能源,會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳。目前,灰氫產(chǎn)量約占全球氫氣產(chǎn)量的九成以上。藍(lán)氫則是在灰氫基礎(chǔ)上,將制備過(guò)程中排放的二氧化碳副產(chǎn)品捕獲、利用和封存。紫氫是利用核能進(jìn)行大規(guī)模電解水制氫。近年來(lái),地質(zhì)學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了金氫,它由地下水與地下橄欖石(一種呈綠色的鎂鐵硅酸鹽)等礦物相互作用,使水被還原為氧氣和氫氣。在這一過(guò)程中,氧氣與礦物中的鐵結(jié)合,氫氣則逃逸到周圍的巖石中,并利用地下礦石的石化過(guò)程不斷再生氫氣。金氫因其地質(zhì)儲(chǔ)藏勘測(cè)和開采難度極大,目前尚未得到充分開發(fā)利用。 北京資質(zhì)天然氣制氫設(shè)備水蒸氣重整制氫由于設(shè)備投資低,產(chǎn)氫率較高,是工業(yè)上應(yīng)用多的天然氣制氫技術(shù)。
元素儲(chǔ)量豐富,來(lái)源廣,能夠滿足大規(guī)模應(yīng)用需求。氫占宇宙質(zhì)量的75%,也是地球的重要組成元素之一。氫氣可以通過(guò)水電解、化石燃料重整等方法制取,氯堿、焦化、冶金等工業(yè)企業(yè)也有大量副產(chǎn)氫氣。特別是基于可再生能源發(fā)電耦合電解水制取氫氣,實(shí)現(xiàn)了全生命周期的綠色清潔,是可再生能源實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵路徑之一。氫的運(yùn)輸手段也十分靈活,既可以通過(guò)的交通工具如氫氣運(yùn)輸車、氫氣船等進(jìn)行運(yùn)輸,也可以通過(guò)專門的輸氫管道進(jìn)行長(zhǎng)距離輸送。此外,氫氣還可以以一定比例摻入現(xiàn)有的天然氣管道,通過(guò)在管道下游分離出氫氣的形式進(jìn)行輸送。這種方式不僅可以利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施,降低運(yùn)輸成本,還能夠在一定程度上天然氣資源緊張的問(wèn)題。
吸附平衡是指在一定的溫度和壓力下,吸附劑與吸附質(zhì)充分接觸,吸附質(zhì)在兩相中的分布達(dá)到平衡的過(guò)程,吸附分離過(guò)程實(shí)際上都是一個(gè)平衡吸附過(guò)程在實(shí)際的吸附過(guò)程中,吸附質(zhì)分子會(huì)不斷地碰撞吸附劑表面并被吸附劑表面的分子力束縛在吸附相中;同時(shí),吸附相中的吸附質(zhì)分子又會(huì)不斷地從吸附分子或其他吸附質(zhì)分子得到能力,從而克服分子力離開吸附相,當(dāng)一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入吸附相的分子數(shù)和離開吸附相的分子數(shù)相等時(shí),吸附過(guò)程就達(dá)到了平衡。在一定的溫度和壓力下,對(duì)于相同的吸附劑和吸附質(zhì),該動(dòng)態(tài)平衡吸附量是一個(gè)定值。在變壓吸附氣體分離裝置常用的幾種吸附劑中,活性氧化鋁類屬于對(duì)水有強(qiáng)親和力的固體,一般采用三水合鋁或三水鋁礦的熱脫水或熱活化法制備,主要用于氣體的干燥?;钚蕴款愇絼┑奶攸c(diǎn)是:其表面所具有的氧化物基團(tuán)和無(wú)機(jī)物雜質(zhì)使表面性質(zhì)表現(xiàn)為弱極性或無(wú)極性,加上活性炭所具有的特別大的內(nèi)表面積,使得活性炭成為一種能大量吸附多種弱極性和非極性有機(jī)分子的廣譜耐水型吸附劑。沸石分子篩類吸附劑是一種含堿土元素的結(jié)晶態(tài)偏硅鋁酸鹽,屬于強(qiáng)極性吸附劑,具有較高的吸附能力。當(dāng)前,突破綠氫的關(guān)鍵技術(shù)并降低其成本是推動(dòng)氫能需求增長(zhǎng)的因素。
目前全球絕大多數(shù)能量需求來(lái)源于化石燃料,必將導(dǎo)致化石燃料的枯竭,而其使用也導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染,因此,可持續(xù)發(fā)展、無(wú)污染的非化石能源的開發(fā)利用是未來(lái)能源發(fā)展的必然趨勢(shì)。氫氣的應(yīng)用領(lǐng)域很廣,其中作為一種重要的石油化工原料,用于生產(chǎn)合成氨、甲醇以及石油煉制過(guò)程的加氫反應(yīng)。此外,在電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品加工、浮法玻璃、精細(xì)化工合成、航空航天工業(yè)等領(lǐng)域也有應(yīng)用。在石油煉制過(guò)程中,石油產(chǎn)品的加氫裂化和加氫精制過(guò)程需要應(yīng)用大量的氫氣作為一種反應(yīng)原料;另外,氫氣在電子工業(yè)、冶金工業(yè)、浮法玻璃等行業(yè)中主要作為還原氣體天然氣部分氧化制氫工藝所消耗的能量更加少。江蘇哪些天然氣制氫設(shè)備
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從汽車到船舶,從工廠到家庭,氫能出現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)生活各個(gè)方面,不少大型城市開始興建加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施,氫能源技術(shù)與產(chǎn)業(yè)得到大規(guī)模推廣。作為氫能生產(chǎn)大國(guó)和使用大國(guó),有力推動(dòng)氫能發(fā)展。在交通領(lǐng)域,2022年我國(guó)氫能源汽車保有量突破萬(wàn)輛,預(yù)計(jì)到2025年有望增至10萬(wàn)輛。在旺盛的需求引導(dǎo)下,綠氫制取的成本降低。目前,綠氫主要通過(guò)電解水來(lái)制取,成本的80%來(lái)自電解過(guò)程的能耗。根據(jù)工作原理、溫度以及所用電解池材料的不同,電解水制氫可分為堿性電解水、質(zhì)子交換膜電解水、高溫固體氧化物電解水3類。堿性電解水技術(shù)成熟度較高,具有成本優(yōu)勢(shì),是現(xiàn)有大規(guī)模綠氫工程項(xiàng)目的主要方案。質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)效率高于堿性電解水,系統(tǒng)集成簡(jiǎn)單,但需要使用貴金屬鉑、銥等作為催化劑,目前設(shè)備成本約為堿性電解水的3倍,未來(lái)需通過(guò)新型催化劑的開發(fā)和膜電極制備技術(shù)的發(fā)展提升性價(jià)比。高溫固體氧化物電解水技術(shù),則是在500—800攝氏度高溫下,將電能和熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(氫能),氫氣被分離出來(lái),被認(rèn)為是理論效率的電解水制氫技術(shù)。綜合來(lái)看,發(fā)展新型電解質(zhì)材料、提高關(guān)鍵材料壽命、優(yōu)化工作溫度成為電解制氫技術(shù)的發(fā)展方向。甲醇裂解天然氣制氫設(shè)備費(fèi)用