利用形式多 既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中 产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料 电池，或转换成固态氢用作结构材料 可以多种形态存在 以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能 适应贮运及各种应用环境的不同要求
总结汇报
2012.03.05
I 氢能源简介
耗损少 可以取消远距离高压输电，代以远近距离管 道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减 小 利用率高 氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患，利 用率高
制氢水电站构想前期准备汇报
湖南大学电气与信息工程学院 2012.3.5
主要内容
氢能源简介 氢能源的工业应用 工业制氢方法比较 氢能源利用的障碍 小水电建设 电解水制氢的设备和工艺
总结汇报
2012.03.05
I 氢能源简介
目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属 不可再生资源，地球上存量有限，而人类生 存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能 源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现 和开发新的二次能源的同时，人们期待的新 的二次能源
IV氢能源利用的障碍
1.高压气态贮存 气态氢可贮存在地下库里，也可装人钢瓶 中。必须先将氢气压缩，为此需消耗较多的 压缩功。一般一个充气压力为20MP的高压 钢瓶贮氢重量只占1.6％；供太空用的钛瓶 储氢重量也仅为5％。为提高贮氢量，目前 正在研究一种微孔结构的储氢装置，这个研 制还在进行中。
IV氢能源利用的障碍
总结汇报 2012.03.05
III工业制氢方法比较
三种工业制氢方法比较
比较项目 技术成熟性 一次性投资 天然气蒸汽转化 -变压吸附制氢 成熟 高 甲醇蒸汽转化 -变压吸附制氢 较成熟 低 水电解制氢 -纯化 成熟 较高
生产成本（元 •Nm-3）
适用规模 （Nm3·-1） h 最高纯度/% 杂质种类 建设地点 主装置占地
-1
-1
CO H 2O CO 2 H 2 47.3kJ mol
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2012.03.05
III工业制氢方法比较
主要消耗定额: 原料甲醇0.65 kg 原料脱盐水0.38 kg 燃料天然气0.17 Nm3 电0.4 kW · 。 h 导热油炉按燃气炉考虑，天然气中的甲烷含 量按96.9 %计。
II 氢能源的工业应用
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2012.03.05
III工业制氢方法比较
工业制氢方法： 天然气蒸汽重整制氢 甲醇蒸汽转化制氢 电解水制氢 烃类氧化重整制氢 其他含氢物质分解制氢。 其中，前三种方法使用较为普遍。
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III工业制氢方法比较
天然气水蒸气重整制氢： 以天然气为原料,用水蒸气转化制取富氢混合气 ，应用的是合成氨生产领域成熟的一段炉造气 工艺。该工艺包含两个步骤:天然气脱硫和烃类 的蒸汽转化。出口混合气含氢量约为70%。
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2012.03.05
II 氢能源的工业应用
中国上海安亭加氢站是由同济大学、上海舜华新能源系 统有限公司及上海航天能源有限公司共同研发并建设的 ------上海首座为燃料电池汽车服务加氢站，该加氢 站已于2009年7月15日 正式开业。目前储氢量 最大可达800公斤，一 次能连续为6辆大巴、 20辆小汽车加注氢气， 其规模在全球数一数二 。
IV氢能源利用的障碍
能否将氢气像运输煤气一样用管道从储存库运往用量最 多的消费部门。国外有些国家已经建成了这种输氢管道： 现在美国德克萨斯州有条约20 km的输氢管道，管径203 103 mm，采用40号新钢种，输送1.38× kPa的纯洁氢，已 安全运行24年；德国有条200多千米长的输氢管道，采用 无缝钢管，管道直径130～150 mm，输送1.8×103kPa 的不纯氢，主要用于化工厂，使用年限已超过40年，运行 情况仍然良好；南非在20世纪90年代初也建成了一条80多 千米的输氢管道。可见氢气的管道输送技术较为成熟，但 一般认为短距离较好，距离过长，要有中间加压措施，建 造比较复杂。
II 氢能源的工业应用 2、电子工业
多晶硅的制备 氢氧合成氧化 电真空材料和器件如钨和钼的生产 制造非晶硅太阳电池 光导纤维
II 氢能源的工业应用 3、浮法玻璃生产
在浮法玻璃成形设备中装有熔融的锡液，它极 易被氧化，生成氧化锡，造成玻璃沾锡，增加 锡的消耗量，因此需要将锡槽密封，并连续不 断送人纯净的氢氮混合气，维持槽内正压与还 原气氛，保护锡液不被氧化。
总结汇报 2012.03.05
I 氢能源简介
理想的发热值 除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化 工燃料和生物燃料中最高的，为 142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍 燃烧性能好 点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围， 而且燃点高，燃烧速度快
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2012.03.05
I 氢能源简介
开发氢能还存在一个难题，就是 氢气的储存，它直接影响到氢能的 应用。怎样用经济可行的方法将氢 约束，为人类服务，下面简述几种 储存氢的方法。 氢的贮存有三种方法：高压气 态贮存；低温液氢贮存；金属氢化 物贮存。 要想用氢作为未来广泛能 源，可能目前只有采用高压气态贮 存比较现实。
总结汇报 2012.03.05
无毒 与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水 和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二 氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等 对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过 适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水 还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐 蚀性，对设备无损。
总结汇报 2012.03.05
I 氢能源简介
总结汇报 2012.03.05
I，1.5MPa下，甲醇 和水的混合液经过预热、气化后，进人转化 反应器，在催化剂(双功能催化剂)作用下， 同时发生甲醇的催化裂解反应和一氧化碳的 变换反应，生成约75％的氢气和约25％的 二氧化碳以及少量杂质。
CH 3 (OH) CO 2H2 90.8kJ mol
II 氢能源的工业应用 4、冶金工业
在冶金工业中，氢气主要用作还原气，以便 将金属氧化物还原成金属 在高温锻压一些金属器材时，经常用氢气作 为保护气以使金属不被氧化
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2012.03.05
总结汇报
2012.03.05
II 氢能源的工业应用 5、食品加工工业
天然食用油具有很大程度的不饱和性，经氢 化处理后，产品可稳定贮存，并能抵抗细菌 的生长，提高油的粘度 食用油加氢的产品可加工成人造奶油和食用 蛋白质等 非食用油加氢可得到生产肥皂和畜牧业饲料 的原料
V小水电建设
IV氢能源利用的障碍
3.金属氢化物贮存 为解决氢的储存问题，人们发现钛、铌、 镁、锆等金属和它们的合金，能像海绵吸水 一样将氢储存起来，形成储氢金属，而且还 可以根据需要随时将氢释放出来，这就是金 属氢化物储氢。这样，就大大方便了人们对 氢的储存、运送和使用。
IV氢能源利用的障碍
氢虽然具有很好的可运输性，但不论是气态氢 还是液氢，它们在使用过程中都存在着不可忽视的 特殊问题。首先，由于氢特别轻，与其他燃料相比 在运输和使用过程中单位能量所占的体积特别大， 即使液态氢也是如此。其次，氢特别容易泄漏，贮 氢容器和输氢管道、接头、阀门都要采取特殊的密 封措施。第三，液氢的温度极低只要有一点滴掉在 皮肤上就会发生严重的冻伤，因此在运输和使用过 程中应特别注意采取各种安全措施。
总结汇报 2012.03.05
III工业制氢方法比较
为改善水的导电性能、降低电耗，通常电解 槽内的液体不是纯水，而是一定浓度的KOH 水溶液。目前国内的电解槽，小室电压≤2 V ，单台最大产氢量可达300 Nm3·-1； 电解 h 槽工作压力可达4.0 MPa (产氢量≤40 Nm3·-1 的电解槽，工作压力可达5.0 MPa) h ，出槽气体温度90 ℃，经分离碱液和水分后 的氢气纯度可达99.9 %、氧气纯度可达 99.5 %。若进一步经纯化装置处理，氢气的 最高纯度可达99.9999 %。
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2012.03.05
I 氢能源简介
运输方便 氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有 效载荷，这样可以降低运输成本从全程效益 考虑社会总效益优于其他能源 减少温室效应 氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应
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2012.03.05
II 氢能源的工业应用 1、石油化工
合成氨、甲醇： 石油炼制：利用加氢工艺可以改善石油化学品 的质量，增加最有价值的石油化学品的产量. 合成多重有机化合物：如乙二醇的合成、合成 聚甲烯、醇的同系化反应、与不饱和烃反应制 醛等
~1.3
>1000 99.999 CO2、CO、CH4 受限于天然气的供应 大
<2.5
20~2500 99.999 CO2、CO 较自由：要求在合理的 距离内有甲醇供应
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5~6
2~300(单槽) 99.9999 O2、H2O 自由：几乎不存在 建设地域限制 较大 2012.03.05
较小
IV氢能源利用的障碍
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2012.03.05
I 氢能源简介
重量最轻的元素 标准状态下，密度为 0.8999g/l 导热性最好的气体 比大多数气体的导热系数高出10倍 自然界存在最普遍的元素 据估计它构成了宇宙质量的 75%，除空气 中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存 于水中，而水是地球上最广泛的物质
总结汇报 2012.03.05
III工业制氢方法比较
电解水制氢：直流电作用下，水分子分解为 氢离子和氢氧根离子，在阳极氢氧根离子失 去电子产生氧气，在阴极氢离子得到电子产 生氢气。 电解水制氢效率较高，且工艺成熟，设备简 单无污染，但耗电大，一般氢气电耗为 4.5~5.5kW/m3，生产成本高，电费占整个 生产费用的80%左右。 主要消耗定额：原料脱盐水0.82kg，电耗 5.5kW· h