生产氢气的新方法--接触辉光等离子体电解制氢

氢能源被认为是21世纪的清洁二次能源.文章介绍了一种新的制氢技术--接触辉光等离子体电解制氢.接触辉光等离子体电解制氢的基础是辉光等离子体电解.文章分析了辉光等离子体电解的非法拉第特性,阐述了辉光等离子体电解的化学反应机理;对接触辉光等离子体电解制氢技术、矿物燃料制氢技术、常规电解制氢技术进行了比较;分析了发展接触辉光等离子体电解制氢技术存在的问题.     

天然气裂解制氢的研究进展

综述天然气裂解制氢的研究进展,包括介绍催化裂解制氢、等离子体裂解制氢、等离子体催化制氢以及太阳能热解制氢等技术的特点及其国内外研究现状并进行比较分析,基于综述分析提出了相关研究重点。     

世界可再生能源电力制氢现状

氢能可实现从开发到利用全过程的零排放、零污染,是最具发展潜力的高效替代新能源。世界各国都将发展氢能提升到国家战略层面。我国也要大力发展氢能、燃料电池等新一代能源科技。水电解系统结构简单、不用氢分离操作、活动部分少、从电力到氢的能量转换效率比较高(60%~80%),成为制氢技术研发的热点。水电解技术有碱水电解、固体高分子型水电解、高温水蒸气电解。利用可再生能源制氢是新能源领域的一个新发展趋势,被称为拯球地球的动力,已提出了"可再生氢"的概念。利用剩余风电、光伏电力制氢不失为解决弃风、弃光的成功之策。目前可再生能源电力制氢技术研究开发活跃。电解水制氢催化剂技术、固体氧化物型水电解制氢技术和光电化学制氢技术的研究开发取得了很大的进展。我国河北省沽源县建设的世界最大风电制氢综合利用示范项目已全部并网发电。     

直接电解海水制氢面临的挑战与解决策略

氢气具有清洁、高效、无污染等特点,是最具应用前景的新能源之一。相比其他制氢方式,电解水制氢是一种较为理想的制氢方式。由于淡水资源匮乏,直接海水电解制氢不仅可以避免对沿海地区淡水资源的消耗,还可以提升海上风电的利用率,这使其成为研究热点。然而,海水成分的复杂性大大增加了直接海水电解制氢的技术难度。文章首先总结了直接海水电解制氢所使用的析氧电极和析氢电极面临的问题,然后分别介绍了相对应的解决策略,最后对其发展前景进行了展望。     

质子交换膜电解水制氢技术在电厂的应用

质子交换膜(PEM)电解水制氢技术具有工作电流密度高,电解效率高,反应无污染、质量轻、结构紧凑等优点,该技术的小型电解水制氢设备在发电厂氢冷发电机组领域具有广泛的应用前景。首先介绍了PEM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,分析了PEM电解技术在电厂氢冷发电机组方面应用的技术方案、设备组成及经济可行性,进一步展望了PEM电解水技术在电厂及其他民用领域的发展前景。     

基于PV/T的质子交换膜电解制氢系统动态性能研究

将太阳能光伏光热综合利用技术（PV/T）与质子交换膜电解水制氢技术（PEMWE）结合，提出基于PV/T的质子交换膜电解制氢系统（PV/T-PEMWE）。系统由PV/T模块与PEM电解槽通过耦合而集成，建立数学模型分析其在白天的动态光电光热性能及制氢性能，并在相同条件下将其性能与光伏电解制氢系统（PV-PEMWE）进行对比。结果表明：PV/T系统全天总发电量为0.5 kWh，电效率维持在13%～15%之间，总发热量为9.4 MJ，热效率维持在30%～40%之间；PV/T-PEMWE系统制氢效率高于PV-PEMWE系统，PV/T-PEMWE系统全天的制氢量为153 L，平均制氢速率约为19 L/h。     

车载燃料重整技术的研究与展望

总结概述了目前的燃料重整技术,包括传统的重整制氢方法如水蒸汽重整、部分氧化重整、自热重整,以及逐渐成为研究热点的等离子体制氢技术.分析归纳了甲醇、乙醇、天然气、汽油和柴油的重整制氢研究,分析了反应机理和重整催化剂的研究进展,提出了各种燃料车载制氢的应用建议,尤其是汽油和柴油的车载应用.     

非化石能源制氢技术综述

在现今的经济社会和未来的低碳经济中H2将发挥重要作用.非化石能源制氢是化石能源短缺和温室气体排放等约束下的可持续制氢路径.综述了可再生电力电解制氢、核能制氢、太阳能制氢和生物质能制氢等四种非化石能源制氢技术的工作原理、流程设备和技术特点,最后对我国未来非化石能源制氢的路线选择进行了评论.     

离子污染对质子交换膜电解制氢的影响研究进展

质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)电解制氢运行灵活,具有优异的可再生能源波动适应性,是极具发展前景的绿色制氢技术。然而,在实际PEM电解制氢运行过程中,可能存在离子污染,对PEM电解堆的性能以及运行寿命产生很大影响。为此,首先分析了离子污染的来源,一方面来自水中的残余金属阳离子,如Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等,另一方面来自电解堆内部关键材料和系统水循环管路因化学或电化学腐蚀产生的痕量金属离子,如Fe³⁺、Cu²⁺、Ni²⁺等;然后综述了不同离子污染对电解性能的影响,包括欧姆过电位、阴极反应过电位与阳极反应过电位;最后,综述了离子污染缓解策略,即如何避免规模化电解制氢过程中杂质离子污染带来的能效和成本问题。     

用添加剂法降低水电解制氢电耗

用添加剂法降低水电解制氢电耗山东龙海集团段吉江１前言水电解制氢作为一种重要的制氢方法，被电子、冶金、医药、人造刚玉、玻璃及化学工业广泛采用。水电解制氢投资少，见效快，操作简单。仅我国目前就有４００余家工厂采用水电解法制氢。水电解制氢需消耗大量的电能，...     

电流密度和运行温度对PEM水电解制氢能耗的影响

质子交换膜(PEM)水电解制氢技术是采用绿电制取绿氢的重要方法,对我国实现双碳目标具有重要意义。优化运行参数是降低PEM水电解制氢系统能耗的一种重要途径。建立一套工业级PEM水电解制氢实验装置,通过现场实验,考察电流密度和运行温度对PEM水电解制氢系统能耗的影响,探讨优化运行参数降低运行能耗的方法。结果表明,当电流密度为0.2～1.4 A/cm²、运行温度为20～60℃,PEM水电解制氢系统单位能耗分别与电流密度、运行温度负相关。提高运行温度会引起电解电压下降,系统单位直流能耗显著降低。提高电流密度会造成系统单位直流能耗升高,而单位交流能耗降低。     

基于直线电机波浪能发电的制氢设计研究

波浪能是海洋中蕴含的品味最高的能源之一,捕捉波浪能进行发电是目前各国研究的重点。由于现有技术存在发电功率小、电压与电流变化大、传输困难等问题,波浪能发电难以并入陆地电网。文章提出一种系统设计,将波浪发电与海水制氢进行有机结合,可使波浪能电力就地电解海水制氢,为波浪能开发利用提供了一种新的思路。     

水电解制氢工艺的节能分析

水电解制氢过程的电能消耗很大,一般占我厂电能消耗的三分之一。因此,想方设法降低水电解制氢的能耗,具有十分重要的意义,本文从降低极间电压,在电解液中加入添加剂以及电解槽的低电流密度经济运行等三个方面对水电解制氢过程进行了节能分析。     

水电解制氢技术的进展及其在煤制甲醇中的应用

介绍了水电解制氢的传统工艺和水电解制氢研究开发动态和发展趋势,展示了太阳能光解水制氢和太阳能光催化水解制氢的研究进展。重点提出了水电解制氢在煤炭气化制甲醇工艺中的应用。介绍了煤气化配水电解氢制甲醇的基本原理,提出了水电解生产流程,并进一步提出了此工艺的工程设想,建议采用壳牌煤气化工艺（SCGP）配水电解氢合成甲醇联产流程,其优点是可实现煤炭中碳元素组分的充分利用,免去传统甲醇工艺中大量的CO2排放。最后建议对该创新工艺设想进行循序渐进的开发,以尽快实现工业化推广应用。     

固体聚合物电解质水电解制氢的放大试验研究

文章在前期工作的基础上进行了固体聚合物电解质水电解制氢的放大试验研究。首先,探索了大面积(100 cm2)膜电极的制备工艺,建立了用于放大试验的电解试验装置。其次,对所制备的大面积膜电极进行了性能测试,考察了膜电极的电解性能,电解池的电解能耗及电流效率。最后,对膜电极的成本进行了分析。     

玻璃/ITO/pin a-Si电池研究

本文对玻璃/ITO/pin a-Si太阳电池进行了分析,研究了辉光放电等离子体对ITO的轰击作用,并讨论了制备工艺对电池特性的影响。实验发现,ITO/p~+ a-Si接触特性除上述作用的影响外,环境沾污也有重要影响。     

碳中和背景下的海水制氢路线

海洋是生命之源,如何进行海水资源高效开发利用是人类未来可持续发展的希望.氢能作为低碳时代的最佳能源选择,其在当下能源转型中扮演着重要角色.电解水制氢是公认的绿氢制备方法,然而其能耗以及水资源消耗问题却十分突出.随着风电等可再生能源逐渐深远海化,其导致的电力远距离输送的损耗问题也日益紧张.为了解决上述问题,通过可再生电力与海水淡化制氢以及海水化学资源利用可降低绿氢的综合生产成本,结合目前的海水资源利用技术以及可再生能源发展状况,该技术路线的经济性远大于海水直接电解技术.文章总结分析了目前海水制氢常用的两种方式,分析讨论了实现绿色氢经济的可行性发展方法及应用技术,以期为海水制氢相关研究及产业发展提供合理性参考.     

重整制氢技术及其研究进展

燃料电池技术的发展使得氢能利用也在快速发展，目前利用重整技术进行制氢是十分重要的一种手段。本文介绍了重整制氢技术的现状及其研究动态，指出了蒸汽重整是目前比较成熟的制氢方法，并正在由常规型设备向紧凑型、微通道型方向发展。另外介绍了部分氧化重整、催化部分氧化重整和自热重整技术的优缺点以及它们目前所遇到的技术困难。最后预测了今后重整制氢技术的研究重点是等离子体重整。     

碳氢辅助水电解制氢研究进展

氢是理想的能源载体,制氢方法中较环保的方式为电解水制氢,但电解水制氢能耗高,用碳氢物质辅助水电解可降低能耗。本文围绕该制氢方法的研究进展进行综述,主要包括碳氢辅助水电解的原理、电解池结构设计及优化、电解过程的实验研究和计算模拟等。目前该制氢方法的瓶颈主要在电极材料上,Pt、Pd、Ru和Ir等贵金属的使用提高了制氢成本,未来研发方向应该在Ni等廉价金属或非金属复合材料上;在电解过程中气泡的产生会增大电解电压,导致能耗提高,如何更好地排出气体也将是今后研究的重点;在建模方面,三维模型相比于二维模型能更好地体现物质运动规律。     

基于等电量置换的光伏制氢一体化应用理论分析

提出等电量置换概念,即在稳定制氢的基础上,光伏出力较高时将富余电力上网,光伏出力不足时,将上网的富余电力用于制氢,从而降低水电解制氢设备装机量,并提高水电解制氢设备的有效利用时间和光伏发电制氢的有效比例,降低水电解制氢设备的固定投资。最后,给出光伏实际出力曲线,阐述等电量置换在光伏制氢一体化工程项目设计中的重要意义。