变压吸附工艺在宝钢制氢装置的应用

目前，制氢的方法有多种，如化学反应制氢、水电解制氢、变压吸附制氢。工业上通常将化学反应制氢和变压吸附制氢组合起来，形成一套完整的氢气发生和纯化装置，因此变压吸附只是一种气体分离工艺，该工艺本身不具有发生氢气的能力。     

减少二氧化碳排放的烃类制氢方法

氢气在炼油，化工，冶金，电子等行业有着广泛的用途，其用量越来越大。氢气还被公认是解决环境污染问题的真正的清洁燃料。但传统的烃类制氢方法在制取氢气的同时，伴随着大量的“温室气体”二氧化碳排放。本文探讨了减少二氧化碳排放的烃类制氢方法，认为烃类分解为氢气和炭黑是比较合适的制氢途径。     

燃料电池用柴油重整制氢技术现状与展望

现有储氢技术在储氢密度、能耗及相应的基础设施建设等方面存在明显短板，难以满足燃料电池技术商业化发展需求，现场制氢技术得到了广泛关注。其中，柴油重整制氢技术以其理论产氢比率高、适用领域广、基础设施完善、安全性好、成本低等优点，可广泛应用于汽车、船舶、分布式发电等民用领域以及潜艇、舰船等军事领域，成为热点研究之一。本文综述了柴油重整制氢的分类，详细介绍了蒸汽重整、部分氧化重整和自热重整制氢的反应机理，并对三种重整反应的优缺点进行了对比分析；在此基础上，概述了三种重整反应国内外研究现状。总体而言，蒸汽重整产物中氢气浓度最高但系统质量较大，比较适用于固定制氢领域；自热重整技术系统结构较为紧凑，产物氢气浓度适中，比较适用于汽车等移动制氢领域；部分氧化重整技术由于产物H₂/CO比率较低，加之反应温度较高，容易发生结焦反应，目前其应用领域还相对有限。     

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。     

天然气制氢工艺现状及发展

天然气制氢气常用于大规模的氢气供应场合,在天然气丰富的地区,天然气制氢是最好的选择。然而天然气水蒸汽重整制氢需吸收大量的热,制氢过程能耗高,燃料成本占生产成本的52%～68%,天然气价格仍是上涨的趋势,反应需要昂贵的耐高温不锈钢管作反应器。因此,开发和改进更为先进的天然气制氢新工艺技术是解决廉价氢源的方向。     

大型制氢加氢子母站项目设计技术研究

以新疆某制氢加氢一体化项目为例，阐述了大型制氢加氢子母站的设计方法，提出了制氢加氢母站和加氢子站的工艺路线和配置方案。对于大规模制氢加氢母站，设置碱性水电解制氢系统、氢气压缩及储存系统、氢气充装系统及油气氢合建站，使母站兼具制氢、充装和加氢功能；考虑特定时段氢气外运不畅，提出了低压存储、中间压力存储和高压存储的方案，并通过比较确定采用低压存储方案；母站内加氢站及加氢子站采用油气氢合建站形式，提出了具体的设备配置方案。对于加氢子站，提出了分级卸气以提高长管拖车氢气利用效率的方案。     

加快生物质废弃物吸附增强制可再生氢气

作为全球性的优质能源载体,氢的主要生产方式包括碳氢化合物（例如天然气、煤炭和生物质）的热化学过程以及使用电力来源与可再生能源（如风能或太阳能等）的水电解过程。目前的水电解技术在大规模制氢方面经济竞争力亟待提升。本文指出：为了在2060年实现碳中和,迫切需要开发绿氢制备新技术,大力发展可再生制氢和低碳制氢。具有碳捕集、利用和封存的碳氢化合物低碳制氢（蓝色）技术将占重要地位,随后逐步转向可再生制氢（绿色）,并有望全面实现零碳制氢,进而对长期低碳化社会的发展至关重要。文章提出我国生物质资源非常丰富,但生物质废弃物制氢的技术成熟度仍然较低,迫切需要开发从生物质中高效生产可再生氢气的新技术,以显著提高氢气产量并降低成本;吸附增强反应代表了一种可用于可持续生产氢的有前景的新技术;氢气的产率和纯度可以通过过程强化得到显著提高,制氢过程的强化可以在多功能反应器中实现,其中重整和/或气化、水煤气变换和CO₂移除步骤可将重整/水煤气变换反应催化剂和CO₂捕集剂混合而集成到一个反应器中。最后指出：由于该过程潜力巨大,因此应助推耦合气化和吸附增强反应过程从生物质废弃物中生产可再生氢气的工艺过程,以加快推进碳中和进程。     

基于可再生能源纯水电解制氢技术展望

化石能源的消耗、生态环境的不断恶化,导致大力开发和利用可再生清洁能源解决当前的能源危机成为当务之急。然而可再生能源因其本身具有不均匀性、间断特性,导致它的利用率和占比低。水电解制氢技术已相当成熟,尤其是基于PEM电解水制氢系统的响应速度快,适应动态操作的特点,适合于可再生能源消纳制氢,将制取的氢气作为燃料应用在工业P2G中,是近年来氢储能和能源循环的发展思路。     

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。     

电解水制氢的电极选择问题研究进展

氢气能否作为燃料广泛使用,制氢技术方法的选择显得至关重要.作为大规模生产氢气的途径,电解水制氢无疑是最可行且最成熟的技术.然而,由于理论分解电压是不考虑任何损耗的最低电压,因此影响电能损失的主要因素是阳极过电位、阴极过电位和电阻电压降.在设备基本不变的情况下,提高电解效率的主要途径就是降低阳极过电位和阴极过电位.研究新型的析氧电极,选择适合的电极,提高水电解工艺中的电解效率,对于水电解氢气工业而言,无论从节能增效,还是从长远的解决能源短缺问题,都具有至关重要的实际意义.     

Biomass Gasification Integrated with Chemical Looping System for Hydrogen and Power. Coproduction Process – Thermodynamic and Techno‐Economic Assessment

Three biomass gasification‐based hydrogen and power coproduction processes are modeled with Aspen Plus. Case 1 is the conventional biomass gasification coupled with a shift reactor, cases 2 and 3 involve integration of biomass gasification with iron‐based and calcium‐based chemical looping systems. The effects of important process parameters on the performance indicators such as hydrogen yield and efficiencies are evaluated by sensitivity analyses. These parameters include gasification temperature, molar ratios of steam to biomass in the gasifier, Fe₂O₃ to syngas in the fuel reactor, Fe/FeO to steam in the steam reactor, CaO to CO, and steam to CO in the carbonator. The energy and exergy balance distributions for the above three cases are comprehensively discussed and compared. Furthermore, techno‐economic assessments are performed to evaluate the three cases in terms of capital cost, operating cost, and leveled cost of energy.     

Biohydrogen Production from Organic Waste – A Review

Hydrogen fuel is a promising alternative to fossil fuels because of its energy content, clean nature, and fuel efficiency. However, it is not readily available. Most current producion processes are very energy intensive and emit carbon dioxide. Therefore, this article reviews technological options for hydrogen production that are eco-friendly and generate clean hydrogen fuel. Biological methods, such different fermentation processes and photolysis are discussed together with the required substrates and the process efficiency.     

生物质热化学法制氢技术的研究进展

介绍木质生物质热化学法生产氢气的四条主要技术路线,分别是生物质气化制氢、生物质热解油制氢、生物质超临界水气化制氢、源于生物质的小分子有机物催化重整制氢方法,着重从化学反应机理、热力学模拟、催化剂种类、工艺开发、工业化进展等方面总结生物质热化学制氢技术的最新研究进展,分析了各类小分子制氢的热力学规律,并指出工业化过程存在...     

甲醇燃料的研究进展与展望

随着化石资源的不断枯竭,能源消费将逐步向可再生能源时期发展.甲醇燃料不仅可以替代汽柴油作为内燃机燃料,而且也可以作为燃料电池等燃料或新型C1化工原料;不仅可以由化石能源生产,而且也可以由可再生能源生产:不仅具有高效、清洁燃料的特征,而且具有生产技术成熟、原料来源丰富的特点,能够实现可持续发展.甲醇燃料是理想的能源载体,在化石能源和可再生能源时期均可发展应用,特别是对于以煤为主要能源的中国,在由化石能源向可再生能源时期过渡的阶段,选择甲醇燃料为发展方向,意义将十分重大.     

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。     

氢能供应链成本分析及建议

氢能具有能量密度高、环保清洁可再生的优势,已经成为未来能源发展的重要方向,被视为实现碳减排的必由之路。但目前氢能发展的核心问题是用氢成本过高,与电动车和传统燃油车相比没有经济优势。本文从制氢-运氢-加氢的产业链角度分析,发现电解水制氢成本远远高于化石能源制氢,且氢气的成本主要在运氢和加氢环节被抬升。文中指出：究其原因,主要由于氢气储存不易,在现有的长管拖车运输条件下,每次运输氢气量少,效率不高;同时由于燃料电池汽车数量少,每日加注量不足,叠合加氢站关键设备不能国产化,固定资产投资高导致折旧成本高,增加了氢气成本。针对这一问题,文中给出了具体降低成本建议,包括增加运氢压力以增加单次氢气运载量;加快科技攻关,关键设备国有化;突破政策限制,实现站内制氢;优化加氢站工艺,减少日常运营成本等。     

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。     

垃圾衍生燃料的制备、热转化特性及应用研究进展

垃圾衍生燃料（refuse derived fuel,RDF）是指从城市生活原生垃圾中分选出的若干类可燃固体废物,经过干燥、破碎、分选和成型等复杂工艺制成的一种固体燃料,由于具有方便运输和储存,较低的污染物排放量、排渣量和着火点,燃烧充分和稳定等特点,在国家“双碳”的背景下,RDF一跃成为替代化石燃料的最佳替代品之一,但大规模市场化应用过程中,面临着生产和制作成本高昂、投资利益主导和直燃式焚烧技术的成熟和国产化等问题。本文从RDF的制备工艺、热转化特性出发,到最终的市场化应用,介绍了RDF的制备工艺、简述了热转化特性,分析了阻碍RDF大规模市场化应用的原因,最后提出了未来推进RDF应用的三项措施：简化RDF生产工艺,降低制作成本;建立完善的RDF应用行业补贴体系;建立“减碳”奖励机制,以期为RDF的大规模市场化应用提供指导。     

基于质子交换膜燃料电池的微型天然气热电联产研发进展

基于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的微型天然气热电联产系统有着广阔的市场发展前景。这种系统将千瓦级天然气制氢、燃料电池发电及余热利用有机的结合在一起,可以将天然气的一部分高品质的化学能通过氢气这个中间介质转化为电能,其余的低品位的能量用于采暖及生活热水供应,可有效提高系统的可用能利用程度,实现天然气这种清洁能源的"温度对口、梯级利用"。介绍了微型燃料电池热电联产系统的技术路线,并对国内外微型制氢技术的研发及热电联产系统的产业化状况进行了介绍和分析。     

A review on production,storage of hydrogen and its utilization as an energy resource

Energy price is rising due to rapid depletion of fossil fuels. Development of renewable and non-polluting energy resources is necessary for reducing pollution level caused by those conventional fuels. Researchers have recognized hydrogen (H₂) as such an energy source. Hydrogen is a potential non-carbon based energy resource, which can replace fossil fuels. Hydrogen is considered as the alternative fuel as it could be generated from clean and green sources. Despite many advantages, storage of hydrogen is a serious problem. Due to high inflammability, adequate safety measures should be taken during the production, storage, and use of H₂ fuel. This review article elucidates production methods and storage of hydrogen. Besides this safety related to H₂ handling in refilling station, and automobiles has also been discussed. Study shows that safety program and awareness could be fruitful for increasing the acceptance of hydrogen as fuel.