根據(jù)氫氣的原料不同,,氫氣的制備方法可以分為非再生制氫和可再生制氫,前者的原料是化石燃料,后者的原料是水或可再生物質(zhì),。
制備氫氣的方法目前較為成熟,,從多種能源來源中都可以制備氫氣,每種技術(shù)的成本及環(huán)保屬性都不相同,。主要分為五種技術(shù)路線:氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫,、電解水制氫、化工原料制氫,、石化資源制氫和新型制氫方法等,。目前制備氫氣的主要問題是如何控制制氫過程中的碳排放 、成本方面,,未來技術(shù)的主要發(fā)展方向是使用可再生能源電解水,,包括生物制氫和太陽能制氫等。
主流制氫方法
全球制氫主要來源
日本不同制氫方法產(chǎn)能占比
全球來看,,目前主要的制氫原料 96%以上來源于傳統(tǒng)能源的化學(xué)重整(48%來自天然氣重整,、30%來自醇類重整,18%來自焦?fàn)t煤氣) ,,4%左右來源于電解水,。
日本鹽水電解的產(chǎn)能占所有制氫產(chǎn)能的 63%,此外產(chǎn)能占比較高的還包括天然氣改制(8%),、乙烯制氫(7%),、焦?fàn)t煤氣制氫(6%)和甲醇改質(zhì)(6%)等。
目前國內(nèi)主流的氫氣來源為焦?fàn)t煤氣制氫,,但考慮到所制得的氫氣純度不高(含硫),,且制氫的過程耗時長、對環(huán)境造成污染,,如果再經(jīng)過脫硫脫硝的步驟則增加了制氫的成本,。因此在考慮燃料電池所使用的氫氣來源時,主要依靠氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫,、天然氣,、甲醇、液氨重整產(chǎn)生的氫氣,,未來在體系完善技術(shù)加強(qiáng)的情況下將逐步選用可再生能源電解水制氫,,打造真正零污染的氫能供應(yīng)鏈。
目前燃料電池所使用的氫氣來源主要的途徑是來源于氯堿工業(yè)的副產(chǎn)品,。
俄羅斯國度研討型大學(xué)“莫斯科鋼鐵學(xué)院”研發(fā)出鋁及有色金屬廢料化學(xué)制氫技術(shù)及實驗裝置,,所制備的氫可用于車載供電系統(tǒng)及固定式小型電力裝置,。相關(guān)成果發(fā)布在《Powder Technology》科學(xué)期刊上,。
該校科研團(tuán)隊采用“鋁-水”系統(tǒng)以廢鋁作為反響物研發(fā)出化學(xué)制氫的整套技術(shù),,包括,,原材料的化驗分析,、廢鋁粉碎處置方案、氧化過程工藝參數(shù)的選擇,、所制備固體金屬反響物存儲和運輸懇求等,。
廢鋁制氫
研制出廢鋁制氫的氧化劑,并設(shè)計制造出制氫實驗裝置,。裝置適用于處置廢鋁及其它水解金屬以制備氫燃料,,具有可靠的防爆性。由于金屬鋁表面易構(gòu)成氧化維護(hù)膜,,隔絕氧化劑與金屬鋁的接觸,,抑止化學(xué)反響的中止,科研團(tuán)隊在整套技術(shù)中增加了機(jī)械活化這個工藝環(huán)節(jié),,即對廢鋁中止粉碎和化學(xué)處置,,防止其氧化維護(hù)膜的構(gòu)成。
鋁與水反響所產(chǎn)生的氫 氣可用于燃料電池發(fā)電,,重量15克的飲料易拉罐貯藏的化學(xué)能為255千焦耳,,折合成的能源可使油耗5升的汽車行駛20米。俄羅斯每年可產(chǎn)生20-30億個鋁制易拉罐,,約合4萬多噸純鋁,,而整個歐洲再生鋁市場范圍達(dá)千萬噸,其中一半未被有效應(yīng)用,,糜費的能源大約為130太焦耳,。
鋁為活潑金屬,在空氣中發(fā)作緩慢氧化,,廢棄的鋁會在短時間內(nèi)被腐蝕掉,,一方面,有價值金屬未被有效應(yīng)用;而另一方面,,釋放出的氫 氣又對環(huán)境產(chǎn)生污染,。部分歐洲國度回收廢鋁及其它有色金屬廢料,中止分選,、再熔煉,,之后作為再生原材料二次應(yīng)用,在這方面成功事例為瑞士,,其每年廢鋁回收處置率可達(dá)90%以上,,但這種處置方法帶來運輸、清洗和再熔煉的費用,,并產(chǎn)生大量毒性殘渣,,所以各國正努力研發(fā)廢鋁綜合處置技術(shù),以期在清潔能源范疇有所突破。