(1) 碱性水溶液电解
(2) 质子膜电解水发生器
2OH-→ H2O ＋ O2+2e
2H2O+2e →Fra bibliotek2OH- + H2
采用Ni或 合金电极 效率～ ％ 合金电极， 采用 或Ni合金电极，效率～75％ SPE电解水技术的主要问题是质子交 电解水技术的主要问题是质子交 换膜和电极材料的价格昂贵。 换膜和电极材料的价格昂贵。
五、制氢技术简介
1. 化石燃料制氢 目前主要的制氢方法 化石燃料制氢—目前主要的制氢方法 成熟、廉价，但资源和环境问题并未解决 2. 生物质为原料制氢 光合效率、水土面积、集中和储运成本等问题 3. 水分解制氢 利用光化学、热化学和电化学方法制氢。然而，太阳能的收集、 利用光化学、热化学和电化学方法制氢。然而，太阳能的收集、 高品质热能和电能的产生方法，都是首先要解决的问题。 高品质热能和电能的产生方法，都是首先要解决的问题。
碳黑
CH4
裂 解 炉
H2
甲烷的部分氧化： 甲烷的部分氧化： CH4+O2 → CO(g)+H2(g)
SMR反应利用有机物高温下与 反应利用有机物高温下与 水的反应，不仅自身脱氢，同时 水的反应，不仅自身脱氢， 将水中的氢解放出来。 将水中的氢解放出来。 此法也适于生物质制氢。 此法也适于生物质制氢。
五、制氢技术简介
4、光催化制氢体系 、 半导体光 催化制氢 Z-型体系 型体系 光催化法 悬浮体系 光催化法 光电化学 体系制氢
M.Gratzel, et al, Nature, 1991, 353: 737; Nature,1998, 395: 583; S.U.M. Khan, et al, Science, 2002, 297: 2243; Z.G.Zou, et al., Nature, 2001, 414, 625.
将天然气火焰在裂解炉加热到 1400℃， ℃ 关闭裂解炉使天然气发生裂解反应， 关闭裂解炉使天然气发生裂解反应， 产生氢气和碳黑。 产生氢气和碳黑。
五、制氢技术简介
(3) 煤汽化： 煤汽化：
C(s)+H2O(g)→ CO(g)+H2(g)
(4) 重油部分氧化
CnHm+O2 → CO（g）+H2（g） ） （ ） CnHm+H2O→ CO（g）+H2（g） ） （ ） H2O+CO → CO2（g）+H2（g） （ ） （ ）


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五、制氢技术简介
2、电解水制氢 、
正极： 正极： 2OH－ → H2O + O2 + 2e φ = 0.401V 负极： － 负极： 2H2O + 2e → 2OH－ + H2 φ =－0.828V
理论分解电压1.23V，每1Kg氢电耗为 32.9 KWh 。实际为～46.8KWh。 ， 实际为～ 理论分解电压 氢电耗为 。
全球年产氢： 全球年产氢： 5000亿Nm3 亿 化石燃料制氢 占96% 合成氨：50％ 合成氨： ％ 石油精练： ％ 石油精练：37％ 甲醇合成：8％ 甲醇合成： ％
五、制氢技术简介
1、化石燃料制氢 、 (1) 甲烷重整 甲烷重整(Steam Methane Reformation, SMR ) (2) 天然气热解制氢

五、相关公司
天津市大陆制氢设备有限公司 公司氢燃料电池专题 Accentus公司氢经济专题 Airgas公司氢燃料供应 Alchemix公司氢技术 AQWON发动机公司氢能系统 ARIEMA公司氢与燃料电池技术 Aries Ingeniería 公司 Avlence公司燃料处理技术 Shell公司氢子公司 Babcock-Hitachi公司 BOC集团氢气供应The BOC Group

一、目前的能源结构与现状
中国
40%
世界 石油 其他 其
17%
75%
煤
石 油
天然气 其他 煤 其
24%
天然气
2% 6%
10%
26%
CxHy + O2
H2O + CO2 + SO2 + NOx
世界能源主要依赖不可再生的化石资源； 世界能源主要依赖不可再生的化石资源； 我国能源结构面临经济发展和环境保护的双层压力； 我国能源结构面临经济发展和环境保护的双层压力； 氢能作为理想的清洁的可再生的二次能源， 氢能作为理想的清洁的可再生的二次能源，其形成的关键是廉价 的氢源； 的氢源； 太阳能资源丰富、普遍、经济、洁净。 太阳能资源丰富、普遍、经济、洁净。太阳能光分解水技术可望 获得廉价的氢气，还可就地生产。 获得廉价的氢气，还可就地生产。
Photosynthesis
太阳能 ＋ 水 ＝ 氢？
三、氢能经济的缘起
氢能经济的构想
Chrysler Natrium 车(2001)
四、氢能技术的难点
1. 如何实现大规模地廉价制氢？—制氢 如何实现大规模地廉价制氢？ 制氢 2. 如何经济、合理、安全地储存氢？—储氢 如何经济、合理、安全地储存氢？ 储氢 3. 如何高效率、低成本地利用氢？—利用氢 如何高效率、低成本地利用氢？ 利用氢
(2) 生物制氢技术
藻类和蓝细菌光解水； 藻类和蓝细菌光解水； 光合细菌光分解有机物； 光合细菌光分解有机物； 有机物发酵制氢； 有机物发酵制氢； 光合微生物和发酵性微生物的联合运用 生物质热解或气化制氢。 生物质热解或气化制氢。
五、制氢技术简介
(3) 生物质制氢两大途径
热化学分解过程包括高温气化或中温热分解以及加水分解等， 热化学分解过程包括高温气化或中温热分解以及加水分解等， 分解过程包括高温气化或中温热分解以及加水分解等 先得到含CO和H2的气体，进一步转化为氢气。 和 的气体，进一步转化为氢气。 先得到含 生物过程包括: 1）厌氧发酵产生甲烷为主的气体然后加工为氢 生物过程包括 ） 包括 如绿藻)的代谢功能 气；2）利用某些微生物 如绿藻 的代谢功能，通过光化学分解 ）利用某些微生物(如绿藻 的代谢功能， 反应产生氢。 反应产生氢。 热化学分解过程技术基本成熟，将实现工业生产。 热化学分解过程技术基本成熟，将实现工业生产。 生物过程适合做民用燃料， 大规模制氢不经济 ，处于基础研究 生物过程适合做民用燃料，大规模制氢不经济， 阶段。 阶段。
隔膜:全氟磺酸膜 隔膜 全氟磺酸膜 (Nafion) 阴极:Pt黑 阴极 黑 阳极:Pt、 等的 阳极 、Ir等的 合金或氧化物
五、制氢技术简介
3、生物质制氢 、 (1) 生物质能的特点
可再生性，生物质能通过植物光合作用再生，可保证其永续利用； 可再生性，生物质能通过植物光合作用再生，可保证其永续利用； 低污染性，生物质硫、氮含量低、燃烧生成 2等较少，生长时所需 低污染性，生物质硫、氮含量低、燃烧生成SO 等较少， CO2相当于排放量，因而 相当于排放量，因而CO2净排放量近似于零，可减轻温室效应； 净排放量近似于零，可减轻温室效应； 广泛分布性，缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能； 广泛分布性，缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能； 总量十分丰富，仅次于煤炭、石油和天然气。 总量十分丰富，仅次于煤炭、石油和天然气。
五、制氢技术简介
光催化制氢的关键科技难题 太阳光利 用率低 光量子产率 低(约4 %) 约 效率低 能级 不匹配
新型、 新型、高效 光催化材料
逆反应 载流子复合
五、制氢技术简介
光催化制氢的关键科技难题
太阳光谱图
UV Visible Infrared λ683 1.80eV λ400 3.07eV
二、太阳能利用的基本途径
1、光-热转换 、 热转换 2、光电转换 、
a) 光伏电池 b) 光电化学电池 c) 染料敏化光电化学电池
Fuels CO 2 Sugar
光 化学能转化
O2 H
e 2
sc
HO 2 O 2
M
H2O
Semiconductor/Liquid Junctions
3、光－化学能转换 、
<5%
48%
设计在可见区内有强吸收半导体材料是高效利用太阳能的关键
五、相关机构
The Mountain States Hydrogen Business Council (MSHBC) 德国氢与燃料电池协会 The German Hydrogen and Fuel Cell Association (DWV) 国际氢经济合作组织 The International Partnership for the Hydrogen Economy 国际氢能协会 加拿大氢和燃料电池工业协会 美国国家氢协会 美国能源部: 氢, 燃料电池与基础设施技术项目 美国氢能协会The American Hydrogen Association (AHA) 美国氢与燃料电池研发信息中心 欧洲氢协会
BIT
制氢技术简介

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Contents
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目前的能源结构与现状 太阳能利用的基本途径 氢能经济缘起 氢能技术的难点 制氢技术简介 相关公司和机构