甲醇与水在一定的温度和压力下,通过催化剂的作用,发生催化裂解反应和一氧化碳变换反应,终产生氢气与二氧化碳的混合气体。这个反应系统相当复杂,涉及多个组分和反应。主要反应包括甲醇的加水裂解,生成一氧化碳和氢气,以及一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气。经过换热、冷凝和分离后,可以得到氢含量约为74%、二氧化碳含量约为5%以及一氧化碳含量约为5%的转化气。甲醇的单程转化率高达95%以上,未反应的原料则循环使用。随后,转化气通过变压吸附装置进行分离提纯,从而获得高纯度的氢气。PSA变压吸附工艺是氢气分离的重要方法。它利用气体组份在吸附床中的吸附特性差异,实现氢气的分离提纯。在固定吸附床中,通过充填吸附剂,含氢混合气体在特定压力下进入吸附床。由于不同组份的吸附特性不同,它们会在吸附床的不同位置形成吸附富集区。强吸附组份(如二氧化碳)会富集在吸附床的入口端,而弱吸附组份(如氢气)则会富集在出口端。通过这种方式,可以实现氢气的有效分离提纯。PSA变压吸附技术能够制取出纯度高达99%~999%的氢气。可广泛应用于氢能工程项目、制氢加氢站、发电厂、金属冶炼、多晶硅与半导体制造等领域。包头pem电解水制氢缺点
灰氢是指通过化石燃料(如煤炭、石油、天然气等)燃烧或重整制取的氢气。在生产过程中,会释放大量的二氧化碳,因此被称为“灰氢”。这种制氢方式成本较低,但对环境影响较大,是目前全球主要的氢气生产方式。蓝氢是在灰氢的基础上,应用碳捕集与封存技术(CCUS),将生产过程中产生的二氧化碳捕获并封存,从而减少碳排放。虽然蓝氢的碳排放强度相对较低,但由于需要额外的碳捕集和封存技术,其生产成本较高。绿氢目前没有统一定义,国内俗称的绿氢就是可再生氢,即通过使用可再生能源(例如太阳能、风能、核能等非化石能源)制造的氢气。现阶段电解水是主要的将这些外部能源吸收并生产出氢气的方式,力争实现零碳排放。菏泽工业电解水氢能的利用很多,包括燃料电池移动动力、分布式电站、化工加氢等领域。
电解水制氢,这一技术的**在于水分子在电解槽中的分解过程。当直流电通过时,水分子被分解为氢离子和氢氧根离子。随后,氢离子在阴极获得电子,经历还原反应生成氢气;而氢氧根离子则在阳极失去电子,发生氧化反应生成氧气。整个过程的化学方程式简洁明了:2H2O → 2H2 + O2。碱性电解水制氢:原理:借助碱性电解质,如氢氧化钾或氢氧化钠,作为导电媒介,促使水电解在电解槽中顺利进行。特点:该技术已经过长时间的发展,稳定性良好,且成本相对较低。但遗憾的是,其反应速度较慢,能量转换效率不高,同时产生的氢气纯度也需进一步提升。应用:碱性电解水制氢技术主要适用于大型工业制氢场合,特别是在电力成本低廉的地区。
2023年全球电解水制氢项目开始向大型化、万吨级发展。据能景研究统计,2023年1月至12月全球新增建成的电解水制氢项目中,千吨级以上氢气产能的项目数量占比增大,由上一年度同期的约12%提升到了29%。其中,2023年全球至少3项达到了万吨级氢气产能,其中规模比较大的是中国中石化新疆库车绿氢项目,氢气产能约2万吨/年,电解槽装机260MW。另有1万吨/年氢气产能项目2项,分别为中国的三峡集团内蒙古纳日松光伏制氢项目,电解槽装机70MW;巴西比较大氮肥企业Unigel位于卡马萨里的一期绿氨项目(设计产能1万吨/年),电解槽装机60MW。水电解制氢有不同的类型,主要根据使用的电解质和传导的离子种类来区分。
PEM电解水制氢:原理:采用质子交换膜作为固体电解质,以纯水为电解原料,通过直流电实现水电解。特点:该技术具有高电流密度、高纯度氢气、快速响应以及高工作效率等优势。然而,其设备成本相对较高,且需要在强酸性和高氧化性的环境下运行。应用:PEM电解水制氢技术特别适用于需要高纯度氢气的领域,例如燃料电池汽车加氢站、食品工业以及半导体制造等。此外,其迅速响应的特性也使其非常适合与可再生能源结合使用。电解水制氢系统涵盖了多个关键组件,包括电解槽、电源系统、气体分离与纯化模块、冷却体系以及控制系统等。其中,电解槽作为系统的**,其功能在于将水高效地电解为氢气和氧气。目前我国电力大部分来自火电,因此碳排放很高,甚至超过煤制氢。山西小型电解水制氢设备价格
采用低碳氢不仅能在短期内迅速扩大市场需求,还能有效减少温室气体排放。包头pem电解水制氢缺点
在电解水制氢中,有几个重要的参数需要考虑,包括电解池的电压、电流密度、电解液的种类和浓度等。这些参数对电解水制氢的效率、成本和环境影响等方面都有影响。 电解水制氢的优点包括:1.低污染:电解水制氢不会产生任何污染物,只会产生氢气和氧气,对环境没有任何危害。2.高效率:电解水制氢的效率比其他制氢方法高,能够实现高纯度的氢气制备。3.低成本:电解水制氢的成本相对较低,因为原材料水是丰富、廉价的资源。4.可再生性:电解水制氢是一种可再生能源的制氢方法,可以通过太阳能、风能等可再生能源来产生电力,从而实现对氢气的制备。包头pem电解水制氢缺点