制氫環節主要包括電解水制氫、煤制氫、天然氣制氫、生物質制氫、光解制氫、熱化學制氫、工業副產氫等方式。電解水制氫是未來重要發展方向。電解水制氫 有制取過程無污染物和溫室氣體排放、氫氣純度高等優勢。從制取成本看,化石能源制氫約10元/kg,工業副產氫約21元/kg,電解水制氫約30元/kg。受成本因素影響,目前全球約96%的氫氣來源于化石能源制氫和工業副產氫,有約4%的氫氣來源于電解水。2018年,中國年氫氣產量約2100萬噸,占全球總產量的比例超過30%,是世界氫氣生產國,其中電解水制氫占約5%。隨著可再生能源規模化發展和能源互聯網建設日趨完善,電解水制氫已逐步成為各國能源科技創新和產業支持的焦點。電價是制約電制氫發展的關鍵。目前電價占電制氫總成本比重約為85%,按電制氫電價約0.4~0.6元/kWh計算,我國電制氫成本約30~40元/kg。當電價降低到0.1元/kWh時,電制氫成本可下降至10元/kg與化石能源制氫價格相當。目前各地發展氫能產業,其中氫氣主要來源于化石能源制氫和工業副產氫。氫氣是相對分子質量小的物質,主要用作還原劑。上海氫氣廠家價格
氫氣在常溫常壓下為無色、無嗅、無毒、易燃性氣體,氫氣在自然界中存在的同位素有:氕氣、氘氣、氚氣。在空氣中的極限是,引燃溫度只有400℃,火焰顏色為藍色。目前工業上氫氣的制造主要有水電解制氫氣、甲醇裂解制氫氣、天然氣裂解制氫氣、氨分解制氫氣等幾種制造方式。氫的貯運有四種方式可供選擇,即氣態貯運、液態貯運、金屬氫化物貯運和微球貯運。氫氣主要用鋼瓶、鋼瓶組成的瓶組和氫氣管束槽車運輸。氫氣是世界上已知的輕的氣體,它的密度非常小,只有空氣的1/14,即在標準氣壓,0℃下,氫氣的密度為。所以氫氣可作為飛艇的填充氣體(由于氫氣 有可燃性,安全性不高,飛艇現多用氦氣填充)。灌好的氫氣乳膠氣球,往往過一夜就飛不起來了,這是因為氫氣能鉆過橡膠上人眼看不見的小細孔。上海氫氣廠家價格液態儲氫及儲氫材料儲氫方式在儲氫密度、儲氫量、安全性方面都于壓氣態儲氫。
這是一個非常重要的問題,學術界也非常重視。關于氫氣效應的發現,有許多傳奇故事,特別是德國和法國神奇泉水,這些故事對傳播氫氣醫學效應發揮了一定作用,但氫氣醫學的真實過程并不是那么夢幻,是一個充滿曲折和艱難的歷史。學術上一般認為,2007年日本學者太田成男教授課題組較早發現的氫氣醫學效應。不過具體什么時候甚至什么人發現氫氣疾病都是很難回答的問題,有三個相關信息需要了解。1975年美國學者在《科學》雜志上發表論文,證明連續吸入8個大氣壓()對皮膚鱗狀細胞有作用,這一研究是根據氫氣抗氧化效應,但研究者認為氫氣的還原作用比較弱,采用高壓吸入氫氣實現足夠劑量產生效果。2001年法國潛水醫學學者曾開展氫氣對血吸蟲誘導的肝纖維化效果的研究,可以說再次驗證了高壓氫氣的作用。但是高壓氫氣醫學效應只能算概念驗證,很難進行日常的應用。后來發現小劑量效應與這個并沒有必然連續,2009年前氫氣醫學研究文獻沒有引用上述文獻就是重要的證據。
氫氣共價化合物雖然氫氣在通常狀態下不是非常活潑,但氫元素與絕多數元素能組成化合物。碳氫化合物已知有數以百萬種,但它們無法由氫氣和碳直接化合得到。氫氣與電負性較強的元素(如鹵素)反應,在這些化合物中氫的氧化態為+1。氫與氟、氧、氮成鍵時,可生成一種較強的非共價的鍵,稱為氫鍵。氫鍵對許多生物分子 有重要意義。氫也與電負性較低的元素(如活潑金屬)生成化合物,這時氫的氧化態通常為-1,這樣的化合物稱為氫化物。氫與碳形成的化合物,由于其與生物的關系,通常被稱為有機物,研究有機物的學科稱為有機化學,而研究有機物在生物中所起的作用的科學稱為生物化學。按某些定義,“有機”只要求含有碳。但多數含碳的化合物通常都含有氫。這些化合物的獨特性質主要是由碳氫鍵決定的。故有時有機物的定義要求物質含有碳氫鍵。無機化學中,H-可以作為橋接配體,連接配合物中的兩個金屬原子。這樣的特性通常在13族元素中體現,尤以硼烷、鋁配合物和碳硼烷中。氫氣離子型氫化物含有氫元素的離子化合物稱離子型氫化物。“氫化物”一詞暗含氫顯負價。氫氣也是重要的化工原料。如可以利用氫氣來制造氨,并進一步制造化肥。
隨著燃料電池汽車產業的發展,其上游氫能產業也得到了迅速的發展,但氫能產業目前還面臨著生產、運輸和供氫基礎設施缺乏等問題,其中氫氣的運輸在整個氫能供應鏈的經濟、能耗性能中占有很大比重。本文主要討論氫氣運輸的幾種方式及安全性,分析影響運氫方式的選擇因素和未來發展趨勢。高壓氫氣運輸分為集裝格和長管拖車兩類,其中,集裝格由多個40L的、壓力為15Mpa的高壓儲氫鋼瓶組成,運輸較為靈活,適用于需求量小的加氫站;液氫的體積能量密度為·L-1,是15Mpa壓力下氫氣的。液氫槽罐車運輸是將氫氣深度冷凍至21K液化,再裝入隔溫的槽罐車中運輸,目前商用的槽罐車容量約為65m3,可容納4000kg氫氣。國外加氫站使用該類運輸略多于高壓氣態長管拖車運輸。管道運輸分為氣態管道運輸和液態管道運輸兩類。氣態管道直徑約~、壓力范圍為1~3Mpa,每小時流量約310~8900kg氫氣,目前該類管道總長度已超過16000km,主要分布在美國、加拿大和歐洲等地,其投資成本較天然氣管道高50~80%,其中大部分的成本用于搜尋合適的地質環境來布局管道線路;液態管道采用真空夾套絕熱技術,由內層和外層兩個等截面同心套管構成,且兩個管套中間抽成真空狀態,防止內管內液氫的溫度擴散。氫能發展離不開全產業鏈技術創新和突破。上海氫氣廠家價格
壓氣態儲氫是目前成熟、成本的儲氫方式,是現階段主要應用的儲氫技術。上海氫氣廠家價格
氫氣用作汽車能源的主要問題成本高。地球上氫氣儲量固然豐富,但以目前的技術,制取氫的成本太高。用電解水的方法制取氫,是目前工業上主要的生產氫氣的方法,如果用這種方法制取氫氣,再把氫氣用作汽車燃料,從能源效率上來講是不合算的。儲帶不便。氫氣在汽車上的儲帶十分不便。氣態儲帶,能量密度低的缺點很突出,如果要求氫氣汽車與汽油汽車保持同樣的行駛里程,則儲氣罐的體積約為汽油油箱的20倍;這對解決必要的行駛里程相當困難;液態儲帶要求-253℃的低溫,需要采用隔熱的油箱,且有蒸發損失,成本很高;金屬氫化物儲帶(即氣態氫在200~250個大氣壓下與某種金屬化合,形成幾毫米大小的固體金屬氫化物,把這種金屬氫化物帶在汽車上,使用時將其加熱分解,釋放出氫氣供內燃機燃燒,剩余金屬可再次與氫氣化合,循環使用)方式進展較大,似有更好的前景。動力性較差。氫氣雖然熱效率高,但其密度很小,在氣缸中將擠占相當一部分容積,影響空氣量,反過來也影響了氫氣量。此外,氫的單位質量熱值雖然高,但單位容積熱值低。這都會影響氫氣發動機的動力性。上海氫氣廠家價格