燃料動力電池氫氣的幾種制造方法

氫氣不僅是重要的工業(yè)原料和還原劑，也是燃料動力電池的必要燃料。隨著燃料動力電池的推廣和普及，燃料動力電池汽車進入成熟市場，氫的消耗量也會以驚人的速度新增。目前工業(yè)制氫重要有幾種方法：一是采用化石燃料制取氫氣;二是從化工副產(chǎn)物中提取氫氣;三是采用采用來自生物的甲醇甲烷制取氫氣，四是利用太陽能、風(fēng)能等自然能量進行水的電解。

氫氣制造方法

化石燃料制氫

化石燃料制氫是比較傳統(tǒng)的制氫方法，也是制氫的老工藝，但仍然離不開對化石燃料的依賴，并且會排出二氧化碳等溫室氣體，導(dǎo)致燃料動力電池環(huán)保價值降低。一般用于制氫的化石燃料為天然氣。天然氣制氫的過程是：在一定的壓力和高溫及催化劑用途下，天然氣中烷烴和水蒸汽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。轉(zhuǎn)化氣經(jīng)過沸鍋換熱、進人變換爐使C0變換成H2和CO2。再經(jīng)過換熱、冷凝、汽水分離,通過程序控制將氣體依序通過裝有3種特定吸附劑的吸附塔，由變壓吸附(PSA)升壓吸附N2、CO、CH4、CO2，提取產(chǎn)品氫氣。

天然氣制氫原理

焦爐氣制氫

焦爐氣制氫技術(shù)是采用變壓吸附的工藝，從煉焦行業(yè)副產(chǎn)的焦爐氣中提取純氫。其基本原理是利用固體吸附劑對氣體的吸附具有選擇性，以及氣體在吸附劑上的吸附量隨其分壓的降低而減少的特性，實現(xiàn)氣體混合物的分離和吸附劑的再生，達到提純制氫的目的。

焦爐氣制氫原理

甲醇裂解制氫

甲醇裂解制氫的工藝過程是甲醇和除鹽水按一定的配比混合,加熱至270℃左右的混合物蒸汽，在催化劑(Cu-Zn-Al)或者(Cu-Zn-Cr)的用途下,發(fā)生催化裂解和轉(zhuǎn)化反應(yīng)。

甲醇裂解制氫原理

電解水制氫

氫氣還能夠通過傳統(tǒng)的電解水法獲得，但這種方法由于能耗過高，除已建成裝置外，已少有新建裝置。

電解水制氫

有上述各方法可知，在工業(yè)上目前已經(jīng)有多種制氫的途徑。這些方法都有各自的優(yōu)勢和局限性。天然氣制氫和焦爐氣制氫均適用于大規(guī)模制氫，但也均受限于原料的供應(yīng)，并且具有污染性。在環(huán)保方面，焦爐氣制氫利用的雖然是煉焦的副產(chǎn)物，但無法去除其中的污染物，而天然氣制氫依然要化石燃料作為原料。相比之下，甲醇裂解制氫具有投資低、建成快、無污染等特點，并且甲醇作為原料可以更為靈活，但甲醇裂解制氫難以進行大規(guī)模的制氫。

各種制氫優(yōu)劣比對

從經(jīng)濟性上看，制氫的成本很大程度上取決于原料的成本，隨原料價格的波動非常明顯。就目前的原料價格水平看，焦爐氣制氫和天然氣制氫成本更低。

綜合目前工業(yè)制氫方式的優(yōu)劣勢及成本考慮，假如用氫裝置附近有豐富的焦爐氣資源，焦爐氣制氫技術(shù)是首選的工藝技術(shù)方法。考慮到制氫規(guī)模的要求，天然氣制氫技術(shù)在能夠取得天然氣資源的情況下也是優(yōu)選的方法。甲醇裂解制氫的成本波動性大，制氫規(guī)模小，但裝置成本低，因此適用于間斷性、補充性的氫氣制造。