氢气在常温常压下为无色、无嗅、无毒、易燃性气体,氢气在自然界中存在的同位素有:氕气、氘气、氚气。在空气中的极限是,引燃温度只有400℃,火焰颜色为蓝色。目前工业上氢气的制造主要有水电解制氢气、甲醇裂解制氢气、天然气裂解制氢气、氨分解制氢气等几种制造方式。氢的贮运有四种方式可供选择,即气态贮运、液态贮运、金属氢化物贮运和微球贮运。氢气主要用钢瓶、钢瓶组成的瓶组和氢气管束槽车运输。氢气是世界上已知的轻的气体,它的密度非常小,只有空气的1/14,即在标准大气压,0℃下,氢气的密度为。所以氢气可作为飞艇的填充气体(由于氢气具有可燃性,安全性不高,飞艇现多用氦气填充)。灌好的氢气乳胶气球,往往过一夜就飞不起来了,这是因为氢气能钻过橡胶上人眼看不见的小细孔。高纯氢气常用于安捷伦、岛津、热电等气相色谱仪的载气高纯氢气常用于浮法玻璃的制造保护气体高纯氢气常用于灯丝的还原燃烧高纯氢气和高纯氮气组成混合气体常用于不锈钢、铜管等金属的光亮退火氢气常用于食品油等油品的加氢还原液氢和液氧一起用作火箭推进剂注意事项瓶装氢气为易燃压缩气体,应储存于阴凉、通风的仓库内,设置明显的“严禁烟火”标志。仓内温度不宜超过40℃。 瓶装氢气品在运输储存、使用时都应分类堆放,严禁可燃气体与助燃气体堆放在一起,不准靠近明火和热源。安徽压缩氢气运输车
目前,在工业生产中要想获得氢气,通常是采用以下的几个方法:一:把水蒸汽通过灼热的焦炭得到氢气,但是通过这种方式得到的氢气通常只有75%的纯度。第二:将水蒸汽通过灼热的铁得到氢气,通过这种方式得到的氢气纯度相对之下会高一点,纯度大概有97%,第三:是通过水煤气中提取氢气,这种方式得到的氢气纯度也是相当低,因此也很少人采用这种方式获得氢气,第四:水电解制氢。水电解制氢是目前工业使用多的一种方法,同时纯度也是的一种方法,纯度可以达到99%以上,这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠(钾)溶液时,阳极上放出氧气,阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时,也可得到氢气。水电解制氢方法对于冷却发电机的氢气和纯度都会有比较高的要求,因此,都是采用电解水的方法制得。电解水制氢原理水电解制氢的原理很简单,就是通过电把水分解为氢气和氧气,具体的方法是:在一些电解质水溶液中通入直流电时,分解出的物质与原来的电解质完全没有关系,被分解的是作为溶剂的水,原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。在电解水时,由于纯水的电离度很小,导电能力低,属于典型的弱电解质。上海做氢气运输和存储的公司电子工业可以利用氢气来制取纯硅这种半导体材料。
在陆地上进行大量氢气输送时,气体管道输送很有效。一般的氢气集装格和长管拖车中都有连接钢瓶的气体管道,在陆地上能够铺设大规模、长距离而且高压的氢气管道进行氢气输送。管道运输是具有发展潜力的低成本运氢方式。低压管道适合大规模、长距离的运氢。由于氢气在低压状态(工作压力1~4MPa)下运输,因此相比高压钢瓶输氢能耗更低,但管道建设的初始投资较大。有机液体以及氨气输运氢气也是正在开发的氢气储运方法,尤其是在长距离、大规模的氢气输送方面具有一定优势,但是杂质气体含量高,高纯氢气使用时需要重新纯化。固态合金输氢纯度高、安全性好,但是输运能耗高、成本高,适合人口密集的区域以及短距离的氢气输运。长管拖车输运氢气成本随距离的增加,适合300km以内的输氢,距离超过300km时,液氢和管道输氢更合适,输氢量越大,这种趋势越明显。三种主要输氢方式价格与距离的变化如下图所示。图三种输氢方式价格与距离变化关系目前我国氢气的输运几乎都依赖长管拖车,满足不了大规模氢气使用和氢能源产业的发展,管道输氢和液态输氢技术亟待提高。
日本大型工程与建设企业千代田化工建设公司将涉足氢气销售业务,将凭借常温常压储运技术解决氢气运输难的问题。不仅是燃料电池车,日本在氢气流通领域也瞄准了世界标准的宝座。氢气是备受期待的新一代能源。丰田汽车公司和本田技研工业公司都宣布将在2015年向市场投放燃料电池车(FCV),氢社会的到来近在眼前。但课题依然存在,那就是氢气不易储运。要想把氢气转化成运输效率高的液体,必须达到零下250度左右的温度,保持气体状态的话就需要高压储藏。因为需要特殊的运输及储藏设备,建设氢基础设施的难度很大,成了推进氢社会的瓶颈。千代田化工建设瞄准的目标就是解决这个难题,力争成为氢社会的主角。该公司成功开发出了在使用甲苯使氢气液化后,能够高效从液氢中提取出氢气的特殊催化剂。利用这一技术,氢就能够像汽油一样在常温常压下运输,实现对现有设备的充分利用。这个业务超出了传统工程与建设公司的经营范围。千代田化工的社长涩谷省吾说:“我们不仅要建设脱氢工厂等各种设施,今后还将开展氢气零售业务。”千代田化工将构建将液化氢从中东和亚洲的产油国运到日本,在日本的脱氢工厂分离氢气的业务。该公司预定在2014财年(截至2015年3月)内。 常温常压下,氢气是一种极易燃烧,无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。
“氢”的发现早在16世纪,瑞士科学家帕拉塞尔斯发现把铁放入硫酸中,会产生一种特殊的气体。1766年,英国化学家和物理学家卡文迪许使用多种金属重复了帕拉塞尔斯的实验,将氢气收集起来并研究其性质。因此,在化学史上,人们把氢元素的发现这一项重大成就,主要归功于卡文迪许。在工业上的分类工业上,根据中国国家标准《工业氢》GB/T3634-1995,氢气可分为高纯氢(99.999%)、纯氢(99.99%)、普氢(99.9%)三种。天然气重整制氢(SMR),工艺描述:天然气经过压缩,进入转化炉加热,而后进入反应炉,在催化剂的作用下,发生蒸汽转化反应和一氧化碳变换反应,产生含氢量约为70~90%的混合气,经过变压吸附提纯得到不同纯度的氢气产品。反应公式:CH4+H2O→CO↑+3H2↑CO+H2O→CO2↑+H2↑,适用规模:2000-10000Nm3/h,特点:工艺稳定,适合大规模制氢;前期投资较大,成本稳定(管道天然气);天然气既作原料,又做燃料。在冶金工业中,氢气主要用作还原气,以便将金属氧化物还原成金属。上海做氢气运输和存储的公司
加氢站是连接上游氢气和下游燃料汽车用户的纽带,是产业链的。安徽压缩氢气运输车
其昂贵的投资使氢气运输成本基本维持不变。当加氢站规模达到1500kg·d-1时,氢气的运输成本大约为6元·kg-1。单从运输方面的成本来看,三种运输方式中以液氢运输成本比较低,管道运输比较高。注意此液氢运输成本没有包含氢气液化及蒸发成本,氢气液化设备的投资非常巨大,一个日处理量为120t氢气的液化厂投资约为9千万美元。Syed等计算了规模为3×104kg·h-1的氢气液化成本,达到·kg-1,若考虑到此,长管拖车运输氢气的成本在目前还是比较低的。由于长管拖车运输和槽车运输技术都非常成熟,通过技术进步降低设备成本不大可能。但是今后生产规模扩大后能降低部分成本。3能耗分析氢气首先经过压缩或液化后再进行运输,这些过程都需要消耗能量。Bossel等深入地比较了压缩和液化的能耗以及氢气道路运输的能耗,可为氢气运输方式的选择提供参考。氢气的高热值为142MJ·kg-1,如果将氢气压缩到20MPa,大约消耗能量14MJ·kg-1,相当于氢气内能的10%左右。液化能耗很高,具有明显的规模效益。当液化量很少时,液化能耗甚至高于氢气的热值,当液化量达到1000kg·h-1时,液化能耗仍超过40MJ·kg-1,是低热值的30%以上。对于一般规模的液化厂,氢气液化能耗大约为压缩能耗的3倍。 安徽压缩氢气运输车
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