能源材料第二章ppt課件(已修改)
2025-05-15 03:33 本頁面
【正文】 儲(chǔ)氫材料 隨著傳統(tǒng)能源石油、煤日漸枯竭 ,且石油、煤燃燒產(chǎn)物 CO2 和 SO2 又分別產(chǎn)生溫室效應(yīng)和酸雨 ,使人類面臨能源、資源和環(huán)境危機(jī)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn) ,尋找新的潔凈能源已列入人們的議事日程。 氫是一種潔凈能源 ,已受到人們的充分重視 。但要把氫作為新能源 ,還有許多事情要做 ,必須解決氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸問題 ,尋找高效節(jié)能的制氫方法和研制經(jīng)濟(jì)適用的儲(chǔ)氫材料很有必要。 制氫方法 制氫方法較多 ,有物理制氫法、化學(xué)制氫法和生物制氫法 ,但目前能夠工業(yè)化的制氫方法還只有化學(xué)制氫法。 水電解制氫 水電解制氫工藝是很古老的制氫方法 ,目前國內(nèi)外對(duì)此技術(shù)已較成熟 ,設(shè)備已成套化和系列化 ,如國內(nèi)生產(chǎn)的各種規(guī)模水電解制氫設(shè)備可滿足用戶 2～ 200m3/ h (標(biāo)準(zhǔn) ) 氫氣需求。 優(yōu)點(diǎn) 工藝較簡單 ,可完全自動(dòng)化 ,操作方便 ,其氫氣純度較高(一般可達(dá) 99 %～ 99. 9 %) 。 缺點(diǎn) 耗電量較高 ,一般不低于 5kWh/ m3 (標(biāo)準(zhǔn) ) 。理論上 1. 229V 的電壓就可以進(jìn)行水電解 ,實(shí)際上由于氧和氫的生成過程中存在超電壓及其他因素 ,水電解所需的電壓要比理論值大得多。 水電解法制氫 ,選擇合適的電極是關(guān)鍵 。非晶態(tài)合金具有高機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的抗腐蝕性和獨(dú)特的晶態(tài)結(jié)構(gòu) ,是一種優(yōu)良的電極材料 。在用非晶態(tài)合金制備的電極中 ,Fe60Co20 Si10B10具有較低的超電壓 ,較高的釋放氫活性 ,優(yōu)于多晶體的鉑和鎳。電解水較好的電極組合是 Fe60 Co20 Si10B10作陰極 ,Co50Ni25Si15 B10 作陽極 , 比 Ni/ Ni 電極組合節(jié)約能量 10 %。 甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫 目前甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫已成為重要的氫氣來源 ,受到許多國家重視 ,法國、丹麥等國已開發(fā)了自己的甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫技術(shù) ,在世界各地建設(shè)了許多中小型制氫裝置。中國石化集團(tuán)齊魯石化研究院也成功地開發(fā)了甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)及雙功能催化劑 QMH201 ,采用該技術(shù)建成的 1 000 m3/ h (標(biāo)準(zhǔn) )制氫裝置已于 1995 年底投產(chǎn) 。 甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫 反應(yīng)溫度較低 ( 260 ～ 280℃) ,與同等規(guī)模的天然氣或輕油轉(zhuǎn)化制氫裝置相比 ,可節(jié)約能量 50 %。與同等規(guī)模的水電解制氫裝置相比 ,成本為其 33 %～ 50 %。該法的另一優(yōu)勢(shì)是 原料甲醇易得且儲(chǔ)運(yùn)方便 ,受地域限制較少 ,適于中小制氫用戶使用。 氨分解制氫 氨氣在催化劑存在下 ,溫度高于 50 ℃ 時(shí)即可分解為 N2 和 H2 。其反應(yīng)式為 : 氨氣分解制氫所用催化劑一般為鎳或鐵 ,其工藝過程為 :液氨經(jīng)預(yù)熱、蒸發(fā)變?yōu)闅獍?,在約 800 ℃ 下催化分解成氫氣和氮?dú)?,分解氣經(jīng)吸附凈化后 (脫除氨和水 ) 制得高純氮?dú)浠旌蠚?。如需純?,則可配套氣體分離設(shè)備。 該法的優(yōu)點(diǎn)是比水電解法制氫能耗低 40 %以上 (水電解制氫的能耗為 73. 4 kJ / m3 ,氨分解制氫的能耗為 42. 7 kJ / m3) ,但其缺點(diǎn)是明顯的 :一是反應(yīng)溫度高 (約 800 ℃) , 對(duì)反應(yīng)器和換熱器等材質(zhì)要求較高 。二是液氨儲(chǔ)存需用壓力容器 ,且氨氣屬易燃易爆品。 烴類氧化重整制氫 烴類氧化重整制氫反應(yīng)在同一反應(yīng)床層中進(jìn)行 ,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了大量理論和實(shí)驗(yàn)研究 ,并取得了突破性進(jìn)展。 該方法原理是 :首先要把汽油變成合成氣 (CO + H2) ,合成氣經(jīng)分離提濃制得氫氣。合成氣分離提純氫氣有物理提純法和化學(xué)提純法 ,前者采用變壓吸附、膜分離等 ,后者通過 CO和水蒸氣進(jìn)行高 / 低溫變換成CO2 和 H2 ,進(jìn)一步除去 CO2 即得純氫。 生物制氫 生物制氫設(shè)想首先是由 Lewis 于
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