化石原料制氢技术发展现状与经济性分析

对煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢以及工业副产回收氢气等化石原料制氢技术发展现状进行了详细分析,研究对比了几种化石原料制氢技术的生产成本与经济性,并对化石原料制氢产业发展前景进行了深入思考,总体认为：煤制氢具有资源成本优势,是实现大规模制氢的首选技术;天然气制氢发展潜力大,但目前存在资源约束和成本较高的问题;工业副产回收氢气是未来颇具发展潜力的制氢方式;甲醇制氢规模灵活,但存在设备成本高、稳定性较差等不足。在当前太阳能等新能源制氢技术尚未成熟的现实条件下,化石原料制氢必将担当主要角色,未来氢能产业必将是化石原料制氢与电解水制氢、新能源制氢多种方式共存、多元化发展的供给格局。     

加氢站供氢模式的选择及制氢技术的 研究现状分析

通过对集中式供氢和分布式供氢两种供氢模式的技术进展和成本的分析,说明分布式供氢模式是加氢站氢气来源的首选。对天然气制氢、甲醇制氢和电解水制氢的成本和原料供应情况进行了对比,阐述了甲醇制氢的优势。总结了近年甲醇制氢技术的发展趋势,包括传统甲醇制氢技术以及甲醇制氢的一些新技术,通过相关阐述,为加氢站供氢模式的选择和氢能产业的发展提供参考。     

制氢加氢“子母站”建设规划浅析

通过简要介绍制氢加氢合建站规划设计的现实意义和国内外加氢站发展现状,提出制氢加氢“子母站”的概念。本文简要介绍了制氢加氢“子母站”的建设模式,即制氢加氢“子母站”采取分布式供氢模式,“母站”制氢加氢集成为一体,“子站”作为纯加氢站,“母站”与“子站”之间采用长管拖车运输,“母站”为制氢加氢一体站,“母站”总装置内的供氢单元主要考虑采用天然气制氢、甲醇制氢和电解水制氢3种模式。简要分析了天然气制氢、甲醇制氢、电解水制氢技术的优缺点,并从氢气的生产成本、氢气的储运成本、制氢加氢“子母站”中制氢站的建设成本、运营成本等几方面进行了较为详细的成本分析。通过供氢模式的特点和成本分析,提出以水电解制氢、甲醇制氢、天然气制氢装置作为氢源的制氢加氢“子母站”为适宜我国能源结构的新型氢能利用模式。     

甲醇水蒸气重整制氢研究进展

氢气需求的持续增长,带动制氢技术的不断进步。煤制氢技术投资较高,天然气制氢原料来源受到限制,电解水制氢成本较高。甲醇制氢投资适中,适合各种规模的制氢装置,铜基催化剂反应温度低,低温活性和氢气选择性好,价格低廉,因而甲醇制氢技术得到广泛应用。催化剂载体和助剂的改进研究,对工业催化剂的改进具有重要的指导意义。综述甲醇水蒸气重整制氢工艺、反应机理和催化剂,介绍了催化剂载体和助剂等方面的研究进展情况。     

碳中和背景下工业副产气制氢技术研究与应用

我国工业副产气排放量大,在对环境造成污染的同时,副产气中H₂、CO等有效成分随排放而浪费。氢气既是重要的化工原料,也是无碳、高效的能源,用工业副产气制备或分离提纯氢气既减少资源浪费,又可减少CO₂排放。本文介绍了我国含氢工业副产气排放情况,详述了焦炉煤气制氢、炼厂副产气制氢、氯碱尾气制氢等三种典型工业副产气制氢工艺,对煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢及三种典型工业副产气制氢工艺的成本和CO₂排放进行了计算和整理分析。文章指出,考虑二氧化碳排放和碳交易成本等因素,与煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢和电解水制氢相比,现阶段下工业副产气制氢的综合成本优势更加明显。在碳中和背景下,工业副产气制氢是获取低碳氢气的有效和经济的途径,研究和开发工业副产气制氢技术,将为碳减排提供一条高效路径。     

新能源电解水制氢技术经济性分析

制氢是建立氢能产业链的根基，新能源制绿氢规模化部署将打开氢能产业链新局面，使氢能产业从示范向商业化迈进。化石能源制氢为目前主流制氢技术，具有规模大、成本低、但二氧化碳排放高的特点。新能源电解水制氢是真正意义上零碳排放的制氢方式，但成本高是制约氢能产业发展的关键因素。基于影响电解水制氢成本的核心要素，对制氢成本进行剖析，重点就电价、系统规模、设备投资、电解效率、运行小时数和管理质量提升6个因素对绿氢成本的影响进行分析，并与煤制氢进行对比，为绿氢降本提供了可供参考的路径。     

应用核电进行碱性电解水制氢经济性分析

利用核电厂在电力富裕时电解水获取氢气,在用电高峰时,由氢燃料电池发电,可以提高核电参与电网调峰的能力。对比现有氢气获取方法,碱性电解水制氢技术安全可靠、经济性能好,适应用于核电大规模氢能项目。本文详细介绍了现有碱性电解水制氢系统主要组成部分,核算了采用碱性电解水制氢系统进行核电制氢的成本预估,结果表明,一套1000m³/h的碱性电解水制氢设备需一次性投入877万元,投资回报年限为1.8年;若自行购置氢气压缩机则需投资1277万元,投资回报年限为2.58年;系统年运行费用为204.5万,回本后年利润为495.5万元。     

我国新能源风光发电制氢成本动态测算

新能源发电制氢技术不断成熟，制氢成本直接影响氢能产业商业化推广与应用。针对电解水制氢技术方案投入与运营成本变化，基于新能源产业风光发电成本视角构建了碱性(ALK)电解槽+风电、质子交换膜(PEM)电解槽+风电、碱性(ALK)电解槽+光伏发电、质子交换膜(PEM)电解槽+光伏发电4种电解水制氢组合方案的成本动态测算模型，并通过敏感性分析研究了相关因素对制氢成本的影响。结果表明：4组方案制氢成本在研究期内(2017—2020年)分别降低了13.95%、29.22%、19.55%和31.03%,2020年制氢成本分别为17.90、28.27、21.54和32.23元/kg,而能耗和发电成本是降低4种方案制氢成本最具潜力的影响因素。同时，对比分析了其他电源及传统化石能源制氢等不同制氢技术工艺的经济性，不同制氢情景下，制氢成本由低到高分别为煤制氢、工业副产氢、天然气制氢、煤制氢+碳捕获收集(CCS)、ALK风电制氢、甲醇制氢、ALK光伏制氢、ALK谷电制氢、PEM光伏制氢和PEM谷电制氢。     

电解水煤浆制氢技术研究进展

电解水煤浆制氢在能源消耗与产氢效率上都更优于电解水过程,并且在电解过程中可以同时达到对矿石能源净化的目的,是一种十分值得推广与发展的产氢新技术。本文在综述电解水煤浆技术现状及特点的基础上,阐述了电解水煤浆制氢技术的原理,并以此为理论基础概述了反应温度、电解质种类、样品预处理对电解水煤浆制氢的影响,综述了国内外电解水煤浆电极材料的研究进展,并对电解水煤浆技术的发展现状和存在的不足进行了分析与展望。指出电解水煤浆技术发展的重点方向为：降低电解水煤浆过程中的能量消耗,多使用可再生能源;深入研究反应机理,提高产氢效率,实现化学能与电能耦合向氢能的转变;改善电极的稳定性和耐腐蚀性,使电极更加耐久并降低电极成本;通过研究新型催化电极与催化剂来提高反应的效率。     

甲醇裂解制氢方法的研究进展

工业上制氢方法主要有电解水制氢、天然气蒸汽转化制氢、煤制氢及甲醇裂解制氢;电解水制氢能耗大,且天然气价格的上涨及环保要求的日益提高(煤制氢受限),使甲醇裂解制氢得以迅速发展。本文概述了甲醇裂解制氢的原理、工艺流程,探讨了甲醇裂解制氢催化剂的研究现状,并指出了甲醇制氢技术的发展方向。     

日开发出利用二甲醚制氢催化剂

东京大学等研究小组开发出了以有望成为石油替代燃料的“二甲醚（DME）”为原料，高效生产氢气的催化剂。以价格低于贵金属的铜为主要原料生产，即使长时间使用、催化性能也不会降低。与此前以液化天然气（LNG）等为原料的制氢技术相比，可在温度相对较低的环境下轻松制取氢气。作为燃料电池中使用的氢气的原料．有望受到业内的关注。     

电解海水制氢的机遇与挑战

在双碳目标的背景下,氢能是传统化石能源的重要替代能源,相比化石能源的高碳排放和高污染,氢能表观上是一种绝对清洁的能源。各种制氢技术以及其发展方向是当下研究人员的关注热点,电解水制氢技术是实现将电能转换为氢载体进行储存的最理想方式,本文着重介绍了电解海水制氢技术,分析了电解海水制氢发展的机遇与挑战。     

燃料电池用氢气的制备工艺探讨

氢燃料电池对氢气的纯度要求极高。目前工业制氢的主要方式有化石原料制氢、工业副产气制氢和电解水制氢等,本文对这些制氢工艺的原理、产品纯度及产生的杂质进行讨论,以期找出切实可行的制氢技术,为氢燃料电池提供充足的燃料来源。     

不同原料制氢工艺技术方案分析及探讨

介绍了煤气化制氢、天然气制氢、重油制氢、干气制氢和煤超临界水气化制氢5种原料制氢工艺技术,通过比较煤、天然气、重油、干气为原料的制氢成本,可知生产每1 m~3氢气的成本从小到大的次序为:煤气化制氢<天然气制氢<干气制氢<重油制氢,煤气化制氢技术具有较好的经济性和发展前景。对超临界水煤气化制氢工艺和传统煤气化制氢工艺进行了对比,结果表明,超临界水煤气化技术具有冷煤气效率高、有效气体组成高、污染少的特点,是一种新型的煤气化制氢工艺技术,具有较好的发展前景。     

制氢技术的现状及发展前景

氢能作为一种清洁、燃烧热值高的新能源,广泛应用于供能和化工合成,因而研究氢气的制备对能源产业发展和经济建设有着重大意义。本文着重介绍天然气制氢、重油部分氧化制氢、煤气化制氢、甲醇裂解制氢、荒煤气制氢、水电解制氢以及生物质制氢技术,涉及制氢原理、制氢工艺及制氢特点,分析制氢工艺经济性,并对制氢技术的前景进行展望。     

有机固体废弃物热化学制氢研究进展

氢气是理想的清洁能源,也是重要的化工原料。但是,目前的制氢技术多以化石燃料为原料,制氢过程具有高能耗和高污染的弊端,这使氢能的清洁属性大打折扣。随着社会经济的发展和城市化进程的加快,城市固体废弃物的产量逐年递增,这其中的大部分有机物都有成为制氢原料的潜力。以有机固体废弃物（简称“有机固废”）为原料的制氢工艺对于氢能的清洁化发展和固废的资源化利用具有双重意义。本文以有机固废热化学转化制氢过程为对象,对该过程的原料预处理、技术路线、催化剂和吸附剂、技术经济分析、生命周期评价和生态风险评估等方面的研究进展进行综述,重点聚焦大型中试装置和工业化示范项目。通过分析各类技术路线的优劣性,总结得出新型热化学转化制氢技术受成本和装备的限制,大规模利用进展缓慢。在传统热化学转化制氢领域中,有机固废气化制氢最具大规模应用潜力。根据有机固废制氢的发展现状,还对该领域催化剂和吸附剂未来的研究方向以及技术经济分析和生命周期评价的热点问题进行讨论。最后对有机固废制氢的前景作出展望。     

绿电制氢生产氨的新场景与实践

伴随能源革命与电氢时代的来临，氨合成的原料与技术也在不断更替。文章指出：在氢能产业重构的大背景下，由于中国的电解水制氢合成氨不易受产能、配额、原料及资源的限制，将有望成为电解水制氢及利用最大的产业链。氨合成也将从传统化石原料制氢向电解水制氢合成氨过渡。文章提出：由绿电电解水合成的氨除用于生产化肥外，有望替代重油用于船舶燃料，也可做储能调峰用于煤电厂代煤减碳生产尿素。氨合成的应用场景也将从传统化石原料合成氨尿素工厂转向光伏风电厂制氢生产氨，从而利用煤电厂烟气回收二氧化碳与氨生产可再生尿素。油气田电解水制氢生产氨，可实现地上电-氢-氨、地下油气的耦合联产。伴随光伏风电制氢与氨合成技术的变革与进展，势必将带来如氨运输、电解水副产氧消纳、氨合成副产蒸汽消纳等新挑战。     

PEM型电解水制氢设备在电厂的应用

与传统的碱性电解水制氢设备相比,质子交换膜(PEM)电解水制氢设备具有电解效率高,工作电流密度大(10000～30000A/m2),电解槽体积小,工作介质为纯水,无腐蚀性,对环境无污染,系统简单和易于操作维护等优点,使得PEM型制氢设备在发电厂氢气冷却机组方面有广泛的应用。本文介绍了PEM型电解水制氢技术的工作原理及技术优势,通过与碱性电解水制氢技术方案的定量结果进行对比,对PEM电解水制氢设备在电厂氢气冷却发电机组方面应用的技术方案、设备组成及经济可行性进行了分析,并对PEM型电解水技术在电厂领域的发展前景进行了展望。     

可再生电力电解制绿色氢能的发展现状与建议

氢能是人类生存和发展所需能源的重要补充。氢能产业,特别是氢燃料电池车,其开发与利用已经引起了全球范围内的普遍重视。然而,决定该产业快速发展的关键因素之一是清洁的氢气来源,如何使氢能产业更具经济环保竞争力。通过可再生能源发电电解水制氢将能量以化学能的形式储存起来,不仅能利用可再生能源制取高热值的氢气供使用,同时从制氢源头利用清洁的可再生能源可有效减少碳排放。为此,本文主要分析讨论了可再生能源发电与电解水制氢技术的耦合制取氢气的发展现状与发展趋势,简述了目前国内外利用可再生能源发电制取氢气项目的研究进展,并介绍了一些典型的清洁制氢案例。可以看到,风电、太阳能制氢是目前较为成熟的技术,但仍需提升其经济竞争力。而水电资源分布不均等缺点阻碍了其规模化发展。因此,政府、企业及科研院所需大力推进可再生能源发电制氢研究,有效解决氢能制备的效率问题,加速绿色氢能产业发展。     

基于双碳背景下光伏直流耦合PEM电解水制氢研究

氢能是最清洁的能源载体，是未来能源革命与产业发展的重要方向，是助力双碳目标实现的重要手段之一。本文通过对比碱性电解池制氢、质子交换膜电解水制氢、固体氧化物电解水制氢等主流电解水制氢方式，分析各制氢方式的特点，阐述了光伏直流耦合PEM电解水制氢的重要意义。分析了光伏直接耦合和间接耦合PEM电解水制氢的原理以及优缺点。针对目前光伏直流耦合PEM电解水制氢的研究现状，对光伏耦合PEM电解水制氢的未来发展方向进行了展望，期望为光伏PEM电解水制氢的发展提供借鉴和参考。