高純氫氣的發展及研究

 

現有的工業製氫主要是維持目前化工、煉油、冶金、及電子等部門的需要。主要的生產工藝為：水電解製氫，生物質氣化製氫等方法，現階段已經初步已形成規模。其中，電解水製氫是當前規模化生產氫氣的主要方法，但目前電耗太高，一般約為 4.skwh/Nm3H2，特別是今年來能源持續漲價。此外，由中科院山西煤炭化學研究所開發的“甲醇重整製氫技術”已投人生產實際應用，目前最大規模為360Nm3/h，並實現係列化、批量化生產。中科院大連化學物理所在國家“九五”科技攻關項目“燃料電池技術”中，承擔了燃料電池電動車用“甲醇重整製氫裝置”的研製月前，已形成概念樣機。石油大學承擔的“九五”科技攻關項目“從 H2S製取氫氣的擴大實驗研究”，此方法製氫能耗低，約2.6kwh/Nm3H2，使低電耗製氫技術達到了世界先進水平。

      燃料電池的研製與開發進行了大量而有效的工作。將氫作為能源載體和新的能源係統進行開發，是70年代的事。多年來，我國氫能領域的專家和科學工作者在國家經費支持不多的困難條件下，在製氫、儲氫和氫能利用等方麵取得了不少進展和成績。氫作為能源利用應包括以下三個方麵：利用氫和氧化劑發生反應放出的熱能，利用氫和氧化劑在催化劑作用下的電化學反應直接獲取電能及利用氫的熱核反應釋放出的核能。 我國早已試驗成功的氫彈就是利用了氫的熱核反應釋放出的核能，是氫能的一種特殊應用。我國航天領域使用的以液氫為燃料的液體火箭，是氫用作為燃料能源的典型例子。近年來，我國科學工作者在這方麵進行了大量的基礎性研究和開發性工作。西安交通大學曾進行過“氫燃燒和動力循環的研究”及“氫燃燒流場的研究及氫火焰性能評價”。  
      浙江大學新材料所與內燃機所合作成功的改裝了一輛燃用氫一汽油混合燃料的中巴車，通過添加約4.7Wt％氫氣進行的氫一汽油混合燃料燃燒，平均節油率達44％。我國自行研製的30kw氫燃料電池電動汽車，計劃在2000年完成。目前，PEMFC電源係統的應用開發，將成為推動氫能利用的新動力。 我國工業製氫方法主要是以天然氣、石油、和煤為原料，在高溫下使之與水蒸氣反應而製得，也可以用部分氧化法製得。這些製氫方法在工藝上都比較成熟，但是由化石能源和電力來換取氫能，在經濟上和資源利用上並不合適。