登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
图1光催化水分解原理图
光催化水制氢主要存在的问题有(1)光能量损失,光催化过程中光经过一次能量浓缩器、反应器、反应溶液的过程易发生折射和吸收,太阳能无法被充分利用;(2)电荷重组,即电子对重新组合,在催化较慢的界面,易出现激发电荷的聚集,出现严重的电子重组问题,降低了氢气的生成效率;(3)多相催化环境反应中,反应物和产物转移引起的质量流障碍。分子和离子从大量的流体流到光催化反应位点,并经历扩散,接受电子后在催化剂表面产生氢气和氧气,气体通过成核和生长过程,造成界面催化反应慢,引起严重的逆反应并产生严重的能量流失,不利于氢气的生成;(4)催化剂的效率主要受其带隙和其接受光的类型影响,催化剂的灵敏度取决于其用于水分解的带隙能量,同时要保持还原和氧化电位必须保持在催化剂的带隙内才能发生光催化反应,能发生光催化的带隙能量必须处于1.23eV 对于能量损失,应着重研究开发高效的浓缩器,减少光能的散失从而改善光的吸收。对于电荷重组,一般来说,为避免电荷发生重组,向水中加入一些牺牲试剂(如甲醇、乙醇等)或者某些电解质来改善光催化,另外某些掺杂其他金属(Pt、Au、Ag、Ni)的催化剂能明显实现电子对的空间分离,提高电子的接受能力。对于催化剂,目前开发窄带或转换光催化剂和某些良好的改性催化剂,以吸收更多的太阳能并解决电荷重组的问题。对于质量流的的障碍,应研究电子的转移行为,防止高电荷在催化剂表面的富集,促使反应逆向进行,着重研究催化剂界面传质和产物转移,以便增大氢气的产率。 1.2 有机物制氢 有机物制氢在我国工业制氢中占有很大的比重,有机物种类繁多,因此利用有机物制氢气的原料和方法多种多样,利用化石能源裂解制氢和醇类重整制氢,是工业上很常用的制氢手段。 1.2.1 化石能源制氢 化石能源中主要用作制氢原料的有炼厂干气、天然气、煤、轻石脑油和重油等。 天然气的主要成分为甲烷,在甲烷制氢的众多方法中,甲烷水蒸气重整工艺较为成熟,但其成本高、能耗高。而甲烷催化裂解制氢耗能少,产物中不含COX,产物纯度较高,相对效果较好。 工业水煤气变换催化反应也被称为水汽变换(WGS),最初反应用于从H2流中去除CO。该法被广泛用于以煤、石油、天然气及醇类为原料的制氢工业,调整合成气的H2O/CO比或将大量的一氧化碳转变为二氧化碳,经后续的分离手段制备纯度相对较高的氢气。该反应需要在合适的催化剂和一定温度的条件进行。水汽变换反应能够同时制取氢气并净化一氧化碳。 1.2.2 甲醇重整制氢 甲醇制氢具有反应温度低、原料来源广泛、能耗低、便于运输等优势。传统甲醇制氢方法主要包括甲醇裂解(SD)、甲醇水蒸气重整(SMR)、甲醇部分氧化(POM)和甲醇自热重整(ASRM)等,这些制氢技术大多可实现工业化制氢。甲醇裂解直接转化为H2和CO,甲醇水蒸气重整制氢(SMR)使通过一种甲醇和水蒸气反应制氢的方法,该方法在能耗方面具有较大优势,但因反应温度下所需催化剂的限制,目前仅适合中小规模制氢。 1.3 氨催化分解制氢 氨催化分解制氢是一种绿色环保的技术,但通过氨的分解制备氢气,转化效率相对较低。在目前研究中,通过加入铁基、钌基、镍基、过渡金属氮化物及碳化物等催化剂,会使得氨的催化效率增加。其中,钌基有很高的催化活性,尤其是用碳纳米管(CNTs)作为载体,由于CNTs具有良好的导电性,降低Ru离子电势,从而有利于从Ru表面脱出吸附的氢。铁基催化剂来源丰富、成本较低,但其与镍基和钌基催化剂相比活性较低。镍基催化剂从成本和活性考虑是一种应用前景较好的催化剂,但需要在较高的温度下反应,这会使得催化剂的活性降低。 1.4 生物质制氢 生物质是一种可再生能源,具有巨大的能源生产潜力。生物质制氢可以通过暗发酵(厌氧过程)或光发酵(光异养过程)途径实现。图2为生物质制氢的原理图。由于生物质制氢技术尚不成熟,目前还未实现应用。另外,生物质的氢含量非常低,导致生物质产生的氢气产量较低。生物质制氢中约50%的氢是在水裂解过程中通过蒸汽重整反应产生的。该工艺对原料的能量含量有固有限制。 图 2 生物质制氢原理图 1.5硼氢化物制氢 硼氢化物具有储氢密度大、产氢纯度高、储存运输安全、反应易控制、产物可回收循环等优点,硼氢化物制氢这也是未来制氢的一种手段。但这种方法制氢反应所需活化能较高,需要用催化剂降低它的反应活化能。目前的催化剂主要有硼氢化物负载型金属催化剂和非负载型金属催化剂。负载型金属催化剂是将金属催化剂附着在石墨烯等固体上,以便控制反应速率和催化剂的回收利用;非负载型金属催化剂一般为粉末状,包括贵金属和多元非贵金属催化剂。这两种催化方法都存在催化剂失活的问题,未来这方面的研究方向主要是合成贵金属与非贵金属复合催化剂、多元金属催化剂、新型载体的制备以及研究催化剂失活的机理,以此来提高催化剂活性,解决催化剂失活的问题。 2、电解水制氢 电解水制氢的成本较高,目前该技术制氢量占我国氢气总产量的一小部分。水电解制氢技术根据电解质种类的不同,可以分为碱性电解水制氢、质子交换膜(PEM)电解水制氢及固体氧化物电解水制氢等技术。 2.1 碱性电解水制氢 碱性电解水制氢是一种成熟的制氢技术,已广泛应用电力、电子等工业领域。图3为碱性电解水的示意图,由阳极、阴极、电源、隔膜、电解质溶液组成,电解质溶液通常为20%~30%的NaOH或KOH的溶液。电极一般为镍电极。碱性电解技术的优点是不需要昂贵的催化剂,且寿命较长,其使用寿命可超过10年。 图3碱性电解水的示意图 碱性电解水制氢技术主要存在的问题是液体电解质中高欧姆损耗而产生的低电流密度,整个碱性电解水系统中,电阻主要来自于三个方面:外电路电阻、传输电阻、电化学电阻。其中传输电阻是造成高欧姆损耗的主要原因,传输电阻是指电解过程中所造成的电阻,如在电极表面生成的气泡、用于分离H2、O2的隔膜均会对电子的传导产生影响。针对高欧姆能耗,可以采用通过电解质循环或通过改变电极表面性质或者加入惰性表面活性剂,加速气泡的逸出,另外可以开发新型隔膜替代现有隔膜,降低隔膜电阻。 2.2 质子交换膜电解水制氢 与碱性水电解相比,PEM技术显著减小了电解槽尺寸和重量。PEM电解采用的质子交换膜既是离子传导的电解质,又起到隔离气体的作用。PEM技术的电解电流密度比碱性电解技术高,且产生的氢气纯度比碱性电解水的纯度也高。图4为PEM电解水的原理图,水通入阳极区并氧化为氧气,质子以水合质子形式通过质子交换膜在阴极还原为氢气。阳极和阴极主要为贵金属催化剂,如阳极为金属铱,阴极为金属铂。 图4PEM电解水原理图 PEM的问题主要在于成本高。RuO2和IrO2一般为PEM电解阳极的优级催化剂,Pt被认为是氢析出反应的基准电催化剂,这些贵金属的高成本阻碍了PEM的发展及规模化应用。另外,质子交换膜的造价也较为昂贵,且这种交换膜在使用过程中会发生降解,缩短膜的寿命。目前,针对膜的使用寿命问题还未找到明确的解决途径,针对贵金属催化剂,目前主要通过降低催化剂载量和开发合金催化剂等途径降低催化剂部分的成本。 2.3高温固体氧化物电解水 固体氧化物电解水的工作温度在700~1000℃,由于反应的高温致使该技术的效率比碱性电解水和PEM电解水的效率更高。该技术电解质主要为固体氧化物,通常为Y2O3、ZrO3,其反应过程是水在阴极接受电子产生氢气和O2-负离子,O2负离子通过电解槽传导至阳极产生O2。固体氧化物电解水技术目前处于开发阶段,研究和重点在于提高陶瓷材料在高温下的耐久性。 表1为三种水电解技术的指标对比。可以发现,碱性电解水技术具有使用寿命长的优点,但电解质使用的KOH或者NaOH溶液会污染环境,该技术电流密度也较低。PEM电解水具有电流密度大、氢气纯度高等优点,安全性和操作简便性也较好,但由于成本等原因,目前仅适用于小规模的氢气生产。高温固体氧化物电解技术系统效率高于另外两种技术,但其工作温度过高,目前仍处于研究阶段。 表1电解水方法的比较 3、结语 现阶段工业制氢主要依靠化石能源的重整,其环境和产率弊端不容忽视。以水为原料制取氢气,相比而言更清洁且原料廉价易得。随着光解水和电解水制氢的不断进展,给未来制氢引领了一条更加友好的道路。 光催化水制氢目前还处于研究阶段,需要在高效催化剂开发、提高能量利用效率等方面深入工作。对于电解水制氢来说,碱性电解水是现阶段最廉价的电解制氢方式,但其能量利用效率并不理想。PEM电解水制氢技术由于其电解槽的耐久性和成本问题,目前无法大规模使用,需要进一步研究适应长期生产的材料。 特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。 凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。 北极星氢能网获悉,3月11日由大连检验检测认证集团有限公司旗下大连锅炉压力容器检验检测研究院有限公司(国家市场监督管理总局气瓶安全技术重点实验室)与浙江大学、大连理工大学联合实施的国际首次基于UNGTR13-Ⅱ(联合国全球技术规则13号二阶段)《氢和燃料电池汽车》的70MPa(兆帕)车用储氢气瓶火灾爆炸 北极星氢能网获悉,近日INERATEC与欧洲投资银行达成风险债务贷款协议。德国电子燃料(e-fuel)生产商INERATEC近期获得由欧洲投资银行(EIB)和BreakthroughEnergyCatalyst联合提供的7000万欧元资金承诺,这是欧盟通过EU-Catalyst合作伙伴关系支持绿色技术的重要举措。这笔资金将用于支持INERATEC在德国 2月26日,中冶京诚与新疆恒泰绿能金属铸造有限公司举行《太阳能光伏发电制氢气在氢基竖炉加工金属球团(120万吨/年)绿色高纯精密铸件项目》签约仪式。中冶京诚党委副书记、冶金公司党委书记、总经理李铁,新疆恒泰董事长李闽峰出席签约仪式。仪式上,阿克陶县相关部门及领导表示对双方的合作高度关注 据国际能源署网站报道,该机构于近期发布的《全球氢能综述》2024年度报告旨在全面系统跟踪分析全球氢能供需情况,以及基础设施发展、贸易、政策、法规、投资和创新等关键领域进展,帮助决策者调整相关政策和战略以吸引投资并促进氢能技术部署,同时创造对氢能和氢基燃料的需求。中国地质调查局地学文献 北极星氢能网获悉,法兰克福2025年3月1日消息,德国地球科学研究中心最新研究显示,阿尔卑斯山脉及比利牛斯山脉深处可能蕴藏着巨量天然氢资源,这一发现或将重塑全球能源格局。相关研究成果近日发表于《科学进展》期刊。在全球急切寻求清洁能源以摆脱对化石燃料依赖的关键时期,德国研究团队通过先进的 3月3日,波兰波兹南公共交通运营商MPKPoznań紧急宣布,旗下25辆SolarisUrbino12氢动力公交车因车载诊断系统检测到异常故障暂停运营。初步调查显示,氢气质量问题是核心诱因。这批氢能客车的制造商Solaris指出,燃料/氢气质量差是最可能的原因,并已委托独立实验室检测波兹南加氢站的氢气样本。据了解 2月27日,厚普股份全资子公司成都安迪生测量有限公司(以下简称“安迪生”)与法国液化空气集团(以下简称“法液空”)签署合作确认书,正式启动高压氢气液驱压缩机研发项目第二阶段合作。此次合作依托“国际研发+中国智造”协同模式,由法液空提供领先技术方案,安迪生负责产业化推进。此举标志着双方 2月18日,河北沧州市发改委发布《沧州市氢气补贴管理办法(试行)》,补贴对象:社会经营性固定式/撬装式加氢站。补贴标准:在本市行政区域范围内提供加氢服务,且氢气市场销售价格不高于25元/公斤的社会经营性固定式/撬装式加氢站,在补贴期限内给予补贴,加氢站氢气销售价格、加氢量以发票为准,具体 北极星氢能网获悉,近日,中国石油西北销售分公司与四川石化及四川石化园区运营公司正式签署工业氢气专供管输合同,标志着该公司在四川地区首个氢气管输业务全面启动。这也是西北销售继玉门管输氢气业务后,布局的第二个氢气管输业务。去年,西北销售抢抓氢能产业发展的契机,组建专业团队开展市场调研 北极星氢能网获悉,内蒙古华电氢能科技有限公司组织合作单位、设计院及测绘单位,对茂旗至包头市区氢气长输管道工程选址进行了为期两天的现场踏勘。本次踏勘地点覆盖达茂旗、白云鄂博矿区、固阳县、乌拉特前旗及昆都仑区,管道全长约190公里,计划新建4座场站与5座阀室。白云鄂博矿区:主要任务为复核 北极星氢能网获悉,2月11日,在湖南荷塘高新区湘钢梅塞尔株洲制氢项目现场,天然气制氢和工业气体充装装置伫立,技术人员正紧张地进行设备安装调试。据项目相关负责人介绍,该项目已于年前竣工,预计本月投产,该项目主要生产和销售企业所需的氢气、氧气等工业气体,满足园区企业的生产需求。炼钢炼铁 北极星氢能网获悉,3月11日,据内蒙古自治区投资项目在线审批办事大厅消息,内蒙古宝丰风光制氢项目一期电解水制氢工程完成备案。项目单位是内蒙古宝丰煤基新材料有限公司,项目位于内蒙古鄂尔多斯市乌审旗苏里格经济开发区图克项目区,总投资18.3574亿元,计划2025年4月开工,2027年3月竣工。项目年制 北极星氢能网获悉,近日,总投资1500万元,占地2400平方米的常发新能源氢能存储及制备技术中试基地项目开工仪式,在高新区SEPP中欧跨采先进制造产业园举行。常发新能源2021年落户高新区,致力于光解水制氢技术的研发。作为一家以科技创新为核心驱动力的企业,常发新能源始终坚持以突破关键核心技术为目 作为智慧能源解决方案领域的先行者,天合光能已率先从光伏产品制造商向光储智慧能源解决方案提供商转型。秉持“以客户为中心,以场景为导向”的理念,通过深度挖掘分布式能源、集中式电站及新场景需求,构建覆盖光储及场景融合、智能微网、虚拟电厂、零碳园区、绿色算力、绿电制氢氨醇等多元场景的解决 近日,在潍坊诸城市奥扬高压四型储氢瓶项目建设现场,呈现一派繁忙的景象。工人们正紧锣密鼓地进行厂房建设收尾工作,各类生产设备的安装工作也在有序展开。这个项目的快速推进,是诸城市推动新能源产业蓬勃发展的一个缩影。“高压四型储氢瓶项目计划投资3.41亿元,主要建设一座1.7万平方米的综合厂房 据中国石油网消息,截至3月10日,独山子石化绿色低碳示范工程项目——塔里木120万吨/年乙烯项目二期的全厂地上管网完成率88%,混凝土浇筑完成率71%。这个项目利用副产氢气生产合成氨,对推动工业领域氢能应用具有良好的示范作用。近年来,独山子石化公司加快推进加氢裂化、加氢精制等环节利用清洁低碳 2024年12月,工业和信息化部等三部委发布《加快工业领域清洁低碳氢应用实施方案》。这是继2022年《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》出台后的又一重磅推动氢能产业发展的国家政策文件,将为氢能产业高质量发展注入强大动力。炼化行业是氢能生产和消纳的重要领域,绿色低碳转型需要大量的清洁低 北极星氢能网获悉,近日,国内单体容量最大的光伏适应性电解制氢系统,在中国华能张掖绿电制氢示范站顺利满负荷产氢,并完成TV南德第三方见证测试。这标志着中国华能在氢储能助力新能源大规模消纳应用领域取得又一重要进步,对增强新型电力系统的灵活调节能力具有重要意义。该项目由中国华能甘肃新能源 北极星氢能网获悉,近日,俊瑞绿氢能源(内蒙古)有限公司(以下简称“俊瑞内蒙古”)与内蒙古东源科技集团有限公司(以下简称“东源科技集团”)正式签署了绿氢购销意向书,标志着双方在绿色能源领域的合作迈出了重要一步。根据意向书,俊瑞内蒙古将投资建设大规模一体化项目,通过可再生能源制取绿氢 近日,国内单体容量最大的光伏适应性电解制氢系统在华能张掖绿电制氢示范站顺利满负荷产氢,并完成TV南德第三方见证测试。该项目由华能甘肃新能源公司投资建设,位于甘肃省张掖市经济开发区循环经济示范园,配套建设8兆瓦光伏电站,制备的高纯氢气由高压管束车外运,在站内实现“光伏发电-制氢-充装” 北极星氢能网获悉,三星EA(SamsungEA)与全球知名的电解槽制造商Nel达成重大合作协议。根据协议,三星EA将成为Nel的最大股东,并与其建立工程、采购、施工(EPC)合作伙伴关系,共同推广和销售完整的氢能工厂解决方案。基于EPC合作协议,三星EA将利用Nel的碱性电解槽、质子交换膜(PEM)电解槽以及电 北极星氢能网获悉,3月12日,国家电力投资集团有限公司二〇二五年度第20批集中招标(江西核电棉船风电配套制氢储能项目PEM电解水制氢设备)已具备招标条件,现进行公开招标。招标人为国家电力投资集团有限公司,招标代理机构为中国电能成套设备有限公司。该项目位于江西省九江市彭泽县,为江西省彭泽县 北极星氢能网获悉,3月11日,据内蒙古自治区投资项目在线审批办事大厅消息,内蒙古宝丰风光制氢项目一期电解水制氢工程完成备案。项目单位是内蒙古宝丰煤基新材料有限公司,项目位于内蒙古鄂尔多斯市乌审旗苏里格经济开发区图克项目区,总投资18.3574亿元,计划2025年4月开工,2027年3月竣工。项目年制 北极星氢能网获悉,据3月12日中国证券监督管理委员会信息,山东东岳未来氢能材料股份有限公司(下称“东岳氢能”)再次在山东证监局重新进行了IPO辅导备案,此次上市辅导机构也由中信建投更换为中信证券。据悉,3月11日,东岳氢能的辅导状态由“辅导备案”变为“撤回辅导备案”。此次更换辅导机构后, 北极星氢能网获悉,近日全球首款可换氢燃料电池10吨叉车在舟山片区六横区块成功完成组装调试,即将交付使用。据悉,这款叉车由国氢(舟山六横)新能源科技有限公司自主研发,填补了全球大吨位氢燃料电池叉车领域的空白。与传统燃油和锂电池叉车相比,可换氢燃料电池叉车的燃料成本较柴油降低1/4,能量 北极星氢能网获悉,近日,总投资1500万元,占地2400平方米的常发新能源氢能存储及制备技术中试基地项目开工仪式,在高新区SEPP中欧跨采先进制造产业园举行。常发新能源2021年落户高新区,致力于光解水制氢技术的研发。作为一家以科技创新为核心驱动力的企业,常发新能源始终坚持以突破关键核心技术为目 北极星氢能网3月13日,陕西永寿县召开氢能产业项目座谈会,与陕西氢能产业发展有限公司就氢能产业发展项目合作进行对接洽谈。座谈会上,相关领导详细介绍了陕西氢能产业发展有限公司成立背景、基本概况,氢能产业工作成效及下一步发展计划等情况,双方就项目合作进行交流。会议提出氢能源是未来产业进 北极星氢能网获悉,3月13日,成都市人民政府发布《2025年成都市政府工作报告》全文。通过工作报告获悉,2024年,成都市在新兴产业加速培育工作中,新推广氢能商用车480辆,全国首列氢能源市域列车达速试跑,氢能产业“制—储—运—加—用”完整产业链条基本形成。2025年,将继续推进壮大先进制造业集群 近日,在潍坊诸城市奥扬高压四型储氢瓶项目建设现场,呈现一派繁忙的景象。工人们正紧锣密鼓地进行厂房建设收尾工作,各类生产设备的安装工作也在有序展开。这个项目的快速推进,是诸城市推动新能源产业蓬勃发展的一个缩影。“高压四型储氢瓶项目计划投资3.41亿元,主要建设一座1.7万平方米的综合厂房 北极星氢能网获悉,为推动《山西省氢能产业发展中长期规划(2022-2035年)》实施,促进氢能产业高质量发展,山西省发展和改革委员会与省工信厅联合印发《山西省氢能产业链2025年行动方案》(以下简称《行动方案》)。《行动方案》包括持续开展关键核心技术攻关,建设高水平科技创新平台,持续提升基础 近日,陕西省委常委、西安市委书记方红卫在调研氢能产业发展情况时强调,要把握全球能源变革发展大势和机遇,以西安区域科技创新中心建设为统领,聚焦氢能制、储、运、用各环节,加快关键核心技术攻关和成果转化运用,持续丰富拓展应用场景、优化全产业链布局,积极抢占未来新赛道,加快培育和发展新质 北极星氢能网获悉,3月12日凌晨,长征八号遥六运载火箭以“一箭十八星”的方式,在海南商业航天发射场将千帆星座第五批组网卫星送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。作为我国新一代中型低温液体运载火箭,由中国航天科技集团一院抓总研制的长征八号遥六运载火箭的二级主动力采用液氢液氧发动机,对液 北极星氢能网获悉,3月13日重庆市经济和信息化委员会、重庆市财政局发布《关于开展2025年市工业和信息化领域重点专项资金项目申报工作的通知》,通知指出,将8个项目纳入渝中区2025年市工业和信息化领域重点专项资金申报项目名单,据悉,多个加氢站建设运营项目获专项资金补贴.具体通知及名单如下:根 请使用微信扫一扫 关注公众号完成登录 我们将会第一时间为您推送相关内容!登录注册
绑定账号
想要获取更精准资讯推荐?建议您
完善以下信息~姓名: 性别: 出生日期: 邮箱: 所在地区: 行业类别: 工作经验: 学历: 公司名称: 任职岗位: 订阅成功
扫码下载APP
扫码关注公众号