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氫能的性質和特點
一、氫氣燃燒性能良好,且安全無毒。氫氣空氣混合時可燃范圍大,具有良好的燃燒性能,而且燃燒速度快。同時氫氣燃燒時主要生成水和少量氨氣,不會產生諸如一氧化碳、碳氫化合物等,與其他燃料相比更清潔。
二、氫氣導熱性能、發熱值高。氫氣的導熱系數高出一般氣體導熱系數的10倍左右,是良好的傳熱載體。氫的發熱值為142,351kJ/kg,是汽油發熱值的3倍,比化石燃料、化工燃料和生物燃料的發熱值都高。利用氫能高發熱值的特點,已有較長的歷史,比如在切割、焊接以及有機玻璃制品火焰拋光等方面均有此應用。
氫能獲取方法
兩百年前,人們就開始關注氫能的應用。20世紀70年代以來,許多國家和地區廣泛開展氫能研究。20世紀60年代初,我國在液氫及燃料電池用于火箭燃料方面,做了大量工作。20世紀70年代開始加大了對氫能的應用。1.水煤氣轉化法。將水蒸氣通過熾熱的焦炭層制得水煤氣,然后將水煤氣跟水蒸氣混合,以氧化鐵為催化劑,使水煤氣中的CO轉化為CO2,二氧氣化碳溶于水,通過加壓水洗即得到較純凈的氫氣。這種方法制氫產量大,成本相對較低,設備較多,在合成氨廠多用此法。
2.電解法制備氫氣。將直流電通過鉑電極(或其它惰性材料)通入水中,在陰極可以得到氫氣,純度高達99.5~99.8%,氯堿工業電解飽和食鹽水制氯氣和燒堿時,也可同時得到副產品氫氣。該方法成本較高,但產品純度大,在工業中常用于電子、儀器工業生產中的還原劑、保護氣等。
3.烴類蒸氣轉化法。碳氫化合物在高溫和催化劑的作用下與水蒸氣作用,可以得到主要含氫氣和一氧化碳的一種混合氣體,例如:用分子篩吸附法或水煤氣轉化法除去CO,可得到純凈的氫氣。天然氣、油田氣和煉廠氣(石油煉制廠的副產氣體)等都可用烴類裂解法和烴類蒸氣轉化法得到氫氣。
4.烴類裂解法。碳氫化合物經過高溫裂解,裂解氣中含有大量氫氣,再經過低溫冷凍系統,可得到90%的氫氣。比如由石油熱裂副產的氫氣,產量較大,常用于汽油加氫,這種制氫方法在世界上很多國家都采用。
在工業生產中,氫氣常作為一種副產物存在,加以提純處理后也可作為工業生產的來源之一。比如:焦爐煤氣制氫。焦爐煤氣是焦爐干餾煤時產生的揮發性氣體,其中氫氣含量高達55%-60%,充分運用焦化廠副產焦爐煤氣制氫可有效降低制氫成本,延伸了焦化行業產業鏈,同時也符合工業綠色低碳發展要求。此外,電解食鹽水的氯堿工業中也副產大量較純氫氣;釀造工業中用玉米發酵丙酮、丁醇時,發酵罐的廢氣中有1/3以上的氫氣,經多次提純后可生產普氫(97%以上)。氫能的應用、存在問題及展望
氫能源在交通、工業、建筑等領域的應用,可豐富能源構成。在交通領域中,用氫燃料電池給汽車提供動力,能夠解決空氣污染、噪音污染和CO2排放帶來的全球氣候變暖等環境問題。在工業領域中,氫氣一直是.重要的原材料之一,并且通過氫的使用可以使精煉等行業達到基本無碳排放。到目前為止,氫的制造和使用都局限在工業領域中,主要用途是作為化工行業的原材料。在建筑領域中,運用氫能微型熱電聯產機組技術可以極大地提高能源利用效率,建設節能環保型建筑。