目前,在工业生产中要想获得氢气,通常是采用以下的几个方法:一:把水蒸汽通过灼热的焦炭得到氢气,但是通过这种方式得到的氢气通常只有75%的纯度。第二:将水蒸汽通过灼热的铁得到氢气,通过这种方式得到的氢气纯度相对之下会高一点,纯度大概有97%,第三:是通过水煤气中提取氢气,这种方式得到的氢气纯度也是相当低,因此也很少人采用这种方式获得氢气,第四:水电解制氢。水电解制氢是目前工业使用多的一种方法,同时纯度也是的一种方法,纯度可以达到99%以上,这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠(钾)溶液时,阳极上放出氧气,阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时,也可得到氢气。水电解制氢方法对于冷却发电机的氢气和纯度都会有比较高的要求,因此,都是采用电解水的方法制得。电解水制氢原理水电解制氢的原理很简单,就是通过电把水分解为氢气和氧气,具体的方法是:在一些电解质水溶液中通入直流电时,分解出的物质与原来的电解质完全没有关系,被分解的是作为溶剂的水,原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。在电解水时,由于纯水的电离度很小,导电能力低,属于典型的弱电解质。氢气也是重要的化工原料。上海本地加氢站加氢
燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应,而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式典型的传统后备电源方案。燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述,燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等),整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。无噪声燃料电池运行安静,噪声大约只有55dB,相当于人们正常交谈的水平。这使得燃料电池适合于室内安装,或是在室外对噪声有限制的地方。高效率燃料电池的发电效率可以达到50%以上,这是由燃料电池的转换性质决定的,直接将化学能转换为电能,不需要经过热能和机械能(发电机)的中间变换。河北加氢站加氢氢气还是一种理想的燃料。氢气的资源非常丰富,水就是氢的仓库。
氢能可推动可再生能源的加速部署氢能大规模部署(或氢气衍生的燃料和大宗商品)可以推动对可再生能源发电需求的增长。IRENA估计,2050年将有19艾焦氢气由可再生能源电力制取,占终端能源消耗的5%和发电量的16%。而氢运输过程中会造成重大能量损失,可能会使氢能供应的电力需求成倍增加。因此大规模部署氢气将对电力行业产生重大影响,并且为可再生能源部署带来更多机会,可通过制氢提高电力系统灵活性电解槽可在几分钟甚至几秒钟内增加或降低产量,新兴的质子交换膜电解槽比碱性电解槽响应速度更快,因此可利用电解槽缓解电网拥堵,这有助于减少对波动性可再生能源的削减。同时,可再生能源电力可通过制氢来输送。氢气可用于季节性存储波动性可再生能源电力到2050年,高比例风能和太阳能并网将使储能需求增长,将可再生能源制氢与储氢相结合,可以为能源系统提供长期的季节灵活性。储氢可以以多种方式进行。
据外媒报道,美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的员工研发出能够降低加氢站加氢成本且提高加氢效率的技术,而且将该技术实现了商业化,为此大获赞誉。预计,该技术可以降低燃料电池汽车客户支付的氢燃料成本。联邦实验室联盟(FLC)将杰出技术转让奖(ExcellenceinTechnologyTransfer)授予了阿贡国家实验室研究员AmgadElgowainy和KrishnaReddi研发的加氢技术。阿贡实验室还通过合作研发协议(CooperativeResearchandDevelopmentAgreement)以及技术许可协议(TechnologyLicensingAgreement)等机制,将该技术转让给了全球压缩机制造商PDCMachines。加氢站的高成本阻碍了氢燃料的普及阿贡实验室研究人员研发的该技术可以解决影响氢燃料被采用的一个障碍,即部署和运营加氢站的成本很高。Elgowainy表示:“消费者在加氢站支付的加氢费基本就占加氢站本身成本的一半,另外一半成本为压缩机的成本。”Elgowainy与同事研究了降低加氢站成本的方法,主要就是针对氢压缩机,这是一个特别昂贵的设备。研究人员发现,尽管每台压缩机的成本为50万美元或以上,但是运行效率却很低。为满足高峰期的加氢需求,压缩机的尺寸通常很大;但是在非高峰期,压缩机就大多处于闲置状态。液态储氢及储氢材料储氢方式在储氢密度、储氢量、安全性方面都于压气态储氢。
加氢站建设技术路线根据氢气来源可分成:外供氢加氢站和内制氢加氢站。外供氢加氢站内无制氢设备,氢气通过长管拖车、液氢槽车或者氢气管道由制氢厂运送至加氢站,由压缩机压缩并输送入高压储氢瓶内存储,后通过氢气加气机加注到燃料电池组汽车中使用。根据氢气存储方法的不同,又可更进一步分成高压气氢站和液氢站,世界约30%为液氢储运加氢站,主要分布在美国和日本,中国现阶段全部为高压气氢站。相比之下气氢储运,液氢储运加氢站占地面积更小,存储量更大,但是建设难度也相对更大,合适大规模加氢需要。图1外供氢加氢站技术路线内制氢加氢站内建有制氢系统,制氢技术包括电解水制氢、天然气重整制氢、可再造能源制氢等,站内制备的氢气一般需经纯化、干燥后再开展压缩、存储及加注等步骤。其中,电解水制氢和天然气重整制氢技术由于装置便于安装、自动化程度较高,且天然气重整技术可依托天然气基础设施建设发展,因而在站内制氢加氢站中运用多,欧洲内制氢加氢站主要使用这两种制氢方法。图2内制氢加氢站技术路线根据供氢压力等级不同,加氢站分成35MPa和70MPa两种压力供氢。国外市场大都使用70MPa,国内加氢站受现有压缩机和储氢瓶技术发展的限制,多数使用35MPa。管道运输是具有发展潜力的成本运氢方式。河北加氢站加氢
氢气可用于汽车、飞机、轮船、火箭等领域,其中目前主要、前景广阔的应用场景是氢燃料电池车。上海本地加氢站加氢
绿色氢能是可再生能源的能量载体,是一种化学能,可以应用在上述诸多领域。利用风能、太阳能等可再生能源分解水制氢是将可再生能源转化为各种化学能的枢纽,在未来可再生能源转化利用中会起到关键作用,对于我国能源转型具有决定性意义。把氢转变为能源的技术有三种:燃料电池、掺氢燃气轮机,氢内燃机。搭载燃料电池的氢车与燃油车相比已具备经济性。氢储能方面,与其他储能方式相比,氢储能的造价,生命周期还是整体效率都不占优势。但是氢储能在弥补不同季节可再生能源的差异性上具有优势,因其存储成本较低。所以氢储能的合理运用方式是和其他储能方式组合形成互补。目前氢储能经济性方面还不足,即使是用成本较低的燃气轮机代替氢燃料电池来发电。上海本地加氢站加氢
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