【《制氢方法以及研究现状综述》2400字】.docx

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1、制氢方法以及研究现状综述一般来说，制氢方法主要有两大类，化石燃料制氢和其他方法制氢。其中化石燃料制氢是相对来说较为主要的制氢方法，分为煤制氢和天然气制氢。其中煤制氢的方法还可以细致地划分为传统的煤制氢、煤浆电解制氢和煤炭超临界水气化制氢，而在这之中天然气制氢又可以被划分为传统天然气制氢、铁基天然气化学循环制氢、天然气裂解制氢和天然气联产氢气和甲酸工艺。众所周知，由于化石燃料是有限的、是不可再生的，况且在制氢的过程中，也很容易产生对环境的污染，因此在当下及未来的制氢研究中，利用其他原料制氢是未来制氢方法的必然趋势。而除了在以往制氢中常用的制氢方法之外，如今还研究出了一些具有较大发展前景的其他的制

2、氢方法，例如：生物质制氢、水分解制氢、热化学循环制氢等等。1煤制氢我国的煤炭资源相较于其他国家是丰富的，煤炭是我国最为主要的化石能源,在整体的能源结构之中，煤炭占到了将近70%，可以预计，煤炭在今后很长的一段时间里，都仍将成为我国的主要能源，其在能源行业的地位始终是不可撼动的，因此通过煤炭产氢仍将是以后中国制氢路线里的主干线。（1）传统的煤制氢煤的主要成分是碳。煤制氢的原理是用碳代替水中的氢元素产生氢气和二氧化碳，或通过煤的焦化（或高温干储）和煤的气化产生氢气等气体。煤焦化制氢是在隔离空气条件下，在9007000摄氏度下，炼焦。该工艺产生的气相副产物为焦炉气，其中氢气含量较高，约占焦炉煤气的5

3、5%60%也煤炭气化是利用温度和压力使煤中所含的有机物与气化剂发生反应，从而将固体煤转化为气体，在气体生成过程中产生二氧化碳、一氧化碳和氢气等气体。之后再对这些气态产物进行处理，一部分可以通过净化、分离、提纯从而得到具有一定纯度的氢，另一方面也可以使一氧化碳二次反应，然后通过水煤气变换反应，生成氢气，其次还能利用气化煤气与热解煤气的特性，利用二氧化碳和热解煤气里较大含量的甲烷（23%27%）进行重整反应制取氢气。尽管传统的制氢方法在工艺技术上是比较成熟的，但其对自然环境和生活环境所造成的污染都是无法避免,难以挽回的，再利用气态产物进行二次产氢的方法作为双气头煤基多联产工艺的关键技术,也具有较大

4、的应用潜力，在科学研究之中具有很大潜力。(2)煤浆电解制氢COUghIin和FarooqUe网在1979年提出了煤浆电解制氢，这种技术使得煤炭的产氢与清洁干净两功能在一定程度上增大了结合的可能性，在制氢领域做出了很大的贡献，该方法与传统的水电解相比较，这种方法在制氢过程中所需要的最小电压只有0.2IV叫比起水电解小很多。在煤浆电解制氢过程中，采用的作为催化剂催化反应，但由于成本高，这种贵金属不适合大规模工业应用。因此，为了克服这一窒碍，可以选择利用金属铝代替金属伯负载于碳纤维之上作为催化剂参与催化反应。(3)煤炭超临界水气化制氢该方法由西安交通大学多相流超临界水煤气化国家重点实验室提出。该方法

5、利用了超临界水的特性，以超临界水作为煤气化过程中的转化介质，将煤中的氢和碳转化为氢和二氧化碳，将水中的一部分氢转化为氢。煤炭超临界水气化制氢具有的优点有以下几点：产氢量高，且反应所生成的氢气所需要的氢元素不仅仅源于煤炭，还源自作为中间反应媒介的超临界水，这种方法使得气体产物的产氢量都高于传统工艺中的产氢量；其次超临界水气化制氢也减少了污染物的排放，对环境保护做出了一定的贡献；在工业上利用氢气其所需要的压力一般都回比气化炉出口压力要高很多，这种超临界水气化的技术可以提供出大约25MPa的高压氢气。2天然气制氢相比较于煤炭制氢，天然气制氢不仅仅投资比较低，而且造成的温室气体排放量也会同比下降W1.

6、天然气是一种不可或缺的气态化石燃料，在资源利用领域具有举足轻重的地位。天然气制氢一般分为传统的天然气制氢和、铁基天然气化学循环制氢和天然气裂解制氢等等，传统天然气制氢采用的是列管式固定床反应器。3其他制氢方法化石燃料的不可再生性以及会造成污染的缺陷，使得利用其他原料来制氢诚然变成了今后制氢方法的主要方向，当下，除了化石燃料制氢外，还有一些其他的具有很大发展潜力的制氢方法，比如：生物质制氢、光解水制氢、热化学循环制氢、超临界水转化法制氢、厌氧细菌与光合细菌联合产氢等等。生物质制氢技术主要包括两种方法，一是生物法，二是热化学转化法。利用微生物代谢来制取氢气属于生物法制氢，相较于传统的化学方法，生物

7、制氢有很多的优点，包括清洁、可再生、节能等。而热化学转化法则是通过利用热化学法从而制得氢气。而光解水制氢法的原料是水，这种方法若发展成熟便可以解决资源不可再生或耗尽的尴尬境地，因为地球上的水资源十分丰富且分布广泛。生物制氢技术是不同菌种利用底物某一种特性的不同高度特异性，从而分解不同的底物成分。故此，为了使得底物可以最大程度的被分解，并产生氢气，需要应用不同菌种的联合培养I。光合细菌可以通过厌氧发酵葡萄糖和有机酸产生氢气和二氧化碳。暗发酵产氢细菌在暗环境下的产氢活性较高。但是，暗发酵产氢细菌的产氢活性在光照条件下会降低1/4,约1/5的一氧化碳基本上压制产氢效果。这表明在黑暗条件下产生的氢气是

8、被氢化酶催化产生的“3它的最终产物有：乳酸，醋酸，一氧化碳，氢气，甲酸等。通过EMP途径产生的丙酮酸脱竣，在混合酸发酵产氢过程中，生成甲酸和乙酰基，然后甲酸裂解生成二氧化碳和氢气。暗光联合生物制氢是将暗发酵细菌与光合细菌联合产氢，具有较高的底物转化率，兼备光合生物制氢和暗发酵制氢的优点。超临界水转化法制氢是生物质在超临界水中发生催化裂解制取富氢燃气的方法。该方法中生物质的转化率可达到100%*太阳能光解水制氢无限利用太阳能，但太阳能量密度低直接影响其效率。此外，目前发现的大多数催化剂只能吸收4%的太阳紫外线，导致氢气生产效率低下1。热化学循环制氢也是一种非常有效的制氢方法。热化学循环的概念是由两位科学家Funk和Reinstrom在1964年提出的。该方法适用于在不同阶段和不同温度下含有其他元素或化合物的水分解体系。水经过一系列的反应，最后变成氧和氢，这种方法所需成本很低，原料简单，只需加水即可。