氫元素并不等于氫能源。從人類利用氫能的廣義角度來看,太陽(yáng)質(zhì)量的72%是氫,它幾十億年來通過持續(xù)不斷的熱核聚變,把氫中的能量轉(zhuǎn)換成光能,源源不斷地送達(dá)地球,驅(qū)動(dòng)地球上的物質(zhì)循環(huán)與能量循環(huán),孕育了地球上的生命。而我們?nèi)粘Ia(chǎn)生活中用到的氫能,主要是氫和氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)釋放出的化學(xué)能。數(shù)百年來,人類從未停止對(duì)低能耗、低成本氫能制取技術(shù)的探索。因?yàn)榈厍蛏系臍湓刂徽嫉厍蚩傎|(zhì)量的,其中氫單質(zhì),也就是氫分子的賦存更是極其稀少,所以人類無法像勘探開采石油和煤炭那樣輕易找到“氫礦”,而要通過科技手段來制取氫氣。19世紀(jì)后,氫燃料動(dòng)力火箭把人類帶入瑰麗的太空,氫燃料電池技術(shù)的出現(xiàn)則讓“氫—電”直接轉(zhuǎn)換成為可能??茖W(xué)家仍在努力將地球上的太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能等可再生能源,再度轉(zhuǎn)化為氫這一清潔、高密度的能源形式??茖W(xué)家仍在努力將地球上的太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能等可再生能源,再度轉(zhuǎn)化為氫這一清潔、高密度的能源形式。江蘇新能源變壓吸附提氫吸附劑
任何一種吸附對(duì)于同一被吸附氣體(吸附質(zhì))來說,在吸附平衡情況下,溫度越低,壓力越高,吸附量越大。,則吸附量越小。因此,氣體的吸附分離方法,通常采用變溫吸附或變壓吸附兩種循環(huán)過程。如果壓力不變,在常溫或低溫的情況下吸附,用高溫解吸的方法,稱為變溫吸附(簡(jiǎn)稱TSA)。顯然,變溫吸附是通過改變溫度來進(jìn)行吸附和解吸的。變溫吸附操作是在低溫(常溫)吸附等溫線和高溫吸附等溫線之間的垂線進(jìn)行,由于吸附劑的較大,熱導(dǎo)率()較小,升溫和降溫都需要較長(zhǎng)的時(shí)間,操作上比較麻煩,因此變溫吸附主要用于含吸附質(zhì)較少的氣體凈化方面。吸附劑的再生流程對(duì)制氫純度的影響整個(gè)過程的大致流程是:首先,將原料原料沖入吸附裝置,并進(jìn)行原料的吸附過程,這一過程占整個(gè)周期的大部分。其次,對(duì)裝置進(jìn)行4次的均壓放壓流程,一般來說均壓的次數(shù)增加,可以提高回收更多可用氣體,提高可用氣體產(chǎn)率,并且在前幾次均壓,回收的有用氣體提升較多,到后幾次均壓有用氣體增加并不明顯,因此對(duì)于均壓的次數(shù)要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì).充分吸收有用氣體。緊接著要進(jìn)行順向放壓流程和逆向放壓流程,使氣體向下一緩沖罐中流動(dòng),充分利用幾個(gè)緩沖罐。然后,進(jìn)行清洗以及沖壓。 甲醇變壓吸附提氫吸附劑費(fèi)用先進(jìn)的變壓提氫吸附劑能快速達(dá)到吸附平衡。
根據(jù)制氫的方式,可以將其劃分為三種:綠氫、灰氫和藍(lán)氫。1.綠氫是指通過可再生能源(如風(fēng)電、水電、太陽(yáng)能)制氫,也就是通過可發(fā)電,然后利用點(diǎn)解水來制氫,在制氫過程完全沒有碳排放。2.灰氫是指利用化石能源(煤炭、石油、天然氣)制氫,也就是從化石能源中提取氫,在制氫過程中必然存在環(huán)境污染和二氧化碳排放。3.藍(lán)氫是指使用石化能源(煤炭、石油、天然氣)制氫,其實(shí)與灰氫制取過程一致,區(qū)別在于在制氫過程中利用碳捕集和碳封存(CCS)技術(shù),不讓二氧化碳排放到空氣中。
質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)(PEM電解水技術(shù))是一種較新的技術(shù),它使用質(zhì)子交換膜替代了堿性電解水中的隔膜和電解質(zhì),實(shí)現(xiàn)了氣體隔離和離子傳導(dǎo)的雙重功能。PEM電解水技術(shù)采用的質(zhì)子交換膜較薄,電阻較小,因此可以實(shí)現(xiàn)高效率和大電流操作,使得設(shè)備體積和占地面積都小于堿性電解水設(shè)備。此外,PEM電解水技術(shù)可以承受更大的壓力,無需嚴(yán)格的壓力,能夠快速啟動(dòng)和停止,功率調(diào)節(jié)的幅度和響應(yīng)速度也遠(yuǎn)高于堿性電解水技術(shù),非常適合于可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性輸入。盡管PEM電解水技術(shù)的價(jià)格比堿性電解水技術(shù)高,但其技術(shù)已基本成熟,并正在進(jìn)行商業(yè)化推廣,未來有廣闊的技術(shù)提升和成本降低空間。吸附劑是變壓吸附提氫技術(shù)的關(guān)鍵。
抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能(包括液化空氣儲(chǔ)能)以及氫儲(chǔ)能是具備大規(guī)模儲(chǔ)能能力的儲(chǔ)能技術(shù)。抽水蓄能電站受到地理?xiàng)l件的限制較為苛刻,并且我國(guó)可再生能源資源集中的地區(qū)往往其水資源也比較有限,無法滿足抽水蓄能電站的建設(shè)需求,因此,我國(guó)抽水蓄能的發(fā)展?jié)摿⒉粩鄿p小。壓縮空氣儲(chǔ)能與氫儲(chǔ)能的儲(chǔ)能容量大、壽命長(zhǎng),隨著其技術(shù)的進(jìn)步和完善,具有強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Α,F(xiàn)階段,壓縮空氣儲(chǔ)能的技術(shù)較為成熟,我國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能的示范項(xiàng)目也正在不斷布局。氫儲(chǔ)能,尤其氫液化工藝與壓縮空氣儲(chǔ)能(包括液化空氣儲(chǔ)能)工藝具有較好的耦合性,耦合工藝可以進(jìn)行能量的梯次利用以提高聯(lián)合工藝的整體能效,如圖所示。此外,這兩類儲(chǔ)能技術(shù)具有相同的關(guān)鍵設(shè)備。 識(shí)別可能的氫氣泄漏點(diǎn)在制氫站的安全運(yùn)行至關(guān)重要。江蘇新能源變壓吸附提氫吸附劑
制氫站中,氫氣既是重要的生產(chǎn)要素,又潛藏著嚴(yán)重的安全。江蘇新能源變壓吸附提氫吸附劑
絕熱轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)在當(dāng)前的特點(diǎn)就是其反應(yīng)原料為部分氧化反應(yīng),能夠提高天然氣制氫裝置的能力,可以更好地速度步驟。天然氣轉(zhuǎn)化制氫工藝主要采用的是空氣癢源,設(shè)計(jì)的含有氧分布器的反應(yīng)器可解決催化劑床層熱點(diǎn)問題及能量的合理分配,催化材料的反應(yīng)穩(wěn)定性也因床層熱點(diǎn)降低而得到較大提高,天然氣絕熱轉(zhuǎn)化制氫在加氫站小規(guī)?,F(xiàn)場(chǎng)制氫更能體現(xiàn)其生產(chǎn)能力強(qiáng)的特點(diǎn),并且該新工藝具有流程短和操作單元簡(jiǎn)單,通過該工藝能夠降低成本和制氫成本,能夠提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。氫儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包括氫氣儲(chǔ)存系統(tǒng)、液氫和氫漿儲(chǔ)存系統(tǒng)及固態(tài)氫儲(chǔ)存系統(tǒng),其中固態(tài)氫儲(chǔ)存系統(tǒng)主要有金屬氫化物儲(chǔ)氫系統(tǒng)、絡(luò)合氫化物儲(chǔ)氫系統(tǒng)、化學(xué)氫化物儲(chǔ)氫系統(tǒng)和物理吸附儲(chǔ)氫系統(tǒng)。三、氫輸送系統(tǒng)氫輸送系統(tǒng)主要包括氫氣輸送系統(tǒng)、液氫和氫漿輸送系統(tǒng)。氫氣輸送系統(tǒng)主要有氫氣長(zhǎng)管拖車和氫氣管道系統(tǒng),液氫和氫漿輸送系統(tǒng)主要有槽罐車和低溫絕熱管道系統(tǒng)。江蘇新能源變壓吸附提氫吸附劑
隨著變壓吸附提氫技術(shù)的發(fā)展,復(fù)合吸附劑應(yīng)運(yùn)而生。這類吸附劑將多種具有不同吸附特性的材料進(jìn)行復(fù)合,充分發(fā)揮各組分的優(yōu)勢(shì),提升整體吸附性能。例如,將活性炭與分子篩復(fù)合,活性炭可優(yōu)先吸附大部分雜質(zhì),分子篩則進(jìn)一步深度凈化,實(shí)現(xiàn)對(duì)氫氣的提純。某新能源企業(yè)采用復(fù)合吸附劑的PSA裝置,處理電解水制氫產(chǎn)生的含氫混合氣。該復(fù)合吸附劑能同時(shí)去除混合氣中的氧氣、二氧化碳和水分等雜質(zhì),使氫氣純度達(dá)到,滿足燃料電池對(duì)氫氣純度的嚴(yán)格要求。復(fù)合吸附劑的研發(fā),不僅拓展了吸附劑的選擇范圍,還為變壓吸附提氫工藝的優(yōu)化升級(jí)提供了新的途徑。通過調(diào)整復(fù)合吸附劑的組成和結(jié)構(gòu),可使其更好地適應(yīng)不同原料氣組成和工況條件,提高提...