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加拿大研发出降低制氢成本的高效水蒸气分解氢气新方法

2020.7.13

  制氢已经成为无碳解决方案的焦点,而且清洁制氢的方法也越来越受到重视,制成纯氢需要大量的能量。考虑到此种气体在燃烧时不会排放污染物,而且可用于电动汽车等大量应用中,有大量的研究专注于有效降低制氢成本。

  氢气(H2)是无色无味双原子气体。相对空气密度为0.069,为最轻的元素。在常温常压下,气态氢不与大多数物质发生反应。但在较高压力和适中温度条件下,氢与许多烃类材料发生催化反应。在正常压力和高温时,氢与氧及其它气体、许多金属和金属氧化物反应,是一种高效还原剂。液态氢的正常沸点为-252.8° C,是除了氦以外的温度最低的低温气体。但由于这种气体高度易燃,很少用到这一属性。氢是一种气体燃料,燃烧时呈透明火焰,难以看见,水是唯一的燃烧产物。

  多年以来氢气在许多工业过程中扮演了重要的角色。全球几乎半数的氢气产量都被用于化工行业生产氨气和甲醇。大量的氢气也用在金属加工、玻璃制造、电子及食品行业,以降低内燃机、炼油厂脱硫汽油和柴油的大量排放。这个过程需要使用氢气--在一个反应器里氢气与硫原料结合产生硫化氢。 硫再次分离后使用于橡胶的硫化作用或加工成肥料。

  氢气是自然界最为普通的元素,与原油和天然气等化石燃料不同的是,氢气永远不会耗尽。和电力一样,氢气是一种能量载体,而非能源,所以它必须通过生产获得。即便如此,氢气还是具有多项优点,拥有替代化石燃料的巨大潜力。例如,经储存的氢气能够被直接用来作为燃料或生产电力。即使是使用现在传统的天然气蒸汽重整方法来生产氢气,这已经帮助从矿井到车轮的整个价值链降低了碳排放。氢燃料车相比现代柴油车能减少高达30%的碳排放。

  氢气是一种有益于环保的能量载体。它是一种理想的介质,用来储存如风力和太阳能一类的再生能源,这类能源的供应从本质上来说是波动的。风力不可能一直存在,即使存在也不会有持续的风速。同样的,太阳能只在白天存在,在温和的气候条件下,它只有在夏季才有足够的能量。需要实现从上述可再生能源中按需所取,这取决于有效的能源存储方案。氢气在其中可以扮演关键的角色,因为来自于风力和太阳能电厂的能源能为水的电解提供电力。氢气可以被压缩或液化,同时以所需要的时间长度来存储。当需要使用能源时,氢气可以被燃烧来生产零排放的电力,或者通过燃料电池被直接转换为电能。

  氢气的应用:

  氢化起酥油 Edible Oil Hydrogenation ( Shortenings)

  电子行业 (Electronics), 如光伏(PV), LED

  金属热处理 (heat treatment)

  玻璃 (Glass)

  石油及炼化 (Petroleum and Refinery)

  氢燃料电池 (Hydrogen fuel cell)

  加氢站(氢能汽车) (H2 filling station for H2 bus)

  玻璃表面抛光Hydropox

  热处理淬火Carboflex

  热处理退火、钎焊Hydroflex

  热处理粉末冶金Sinterflex

  加拿大研发出进一步降低制氢成本的高效水蒸气分解氢气新方法在该系统中,直接放电的蒸汽流在107摄氏度时会进入定制研发的反应堆中,而该反应堆位于900

  W微波内,高电场产生的高能电子会加速2.45

  GHz微波与水蒸气分子的碰撞,从而使此类分子被电离并解离成氢和氧自由基。

  在铈钨天线的尖端,水蒸气会发生电离、重组和分解。未被分解的水蒸气会在回流冷凝器中冷凝,以避免与H2(氢气)和O2(氧气)进行重组,并对产生的气体进行分离和干燥,干燥气体通过冷凝器出口流向流量计和催化氢传感器。

  能量效率和可用能分别为53%和44%,最大产氢量为13.3 g/kWh,产氢速率为25.7至78.3 mL/s。因此,该独特系统的效率和生产率都很好,为解决能源和可持续性等重要问题带来了希望。

  文章链接:仪器设备网 https://www.instrumentsinfo.com/technology/show-3389.html


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