传统的制氢技术包括烃类水蒸气重整制氢法、重油(或渣油)部分氧化重整制氢法和电解水法。目前,以生物制氢为代表的新制备方法也日益受到各国的关注,预计到21世纪中期将会实现工业化生产,利用工农业副产品制氢的技术也在发展。此外,利用其它方式分解水制备氢的技术也受到了广泛的重视,如热化学循环制氢、太阳能、地热能、核能等。图一概括了上述几种主要制氢方法。
氢存储问题涉及到氢生产、运输、最终应用等所有环节。目前,氢的存储主要有三种方法:高压气态存储、低温液氢存储和储氢材料存储。氢的运输与氢的存储方式密切相关,存在着多种运输方式。氢的输运可以是气态、液态和氢化物的形式,无论哪种状态都可以使用管道和车辆进行运输。
氢能在化工、航空航天、交通运输、供热、供电等方面有着广泛的应用空间。氢主要有两种转化应用的方式,即可以以燃烧的形式在发动机中使用,也可以以化学作用的形式在燃料电池(Fuel Cell)中使用。表一列出了一些氢的转化与应用情况。 氢的转化与利用
| 转化技术 |
应用 | |
| 燃烧 |
气体涡轮机 |
分布式电站 组合式取暖和电力 中央电站 |
| 往复式发动机 |
车辆 分布式电站 组合式取暖和电力 便携式电源 | |
| 燃料电池 |
质子交换膜 |
车辆 分布式电站 组合式取暖和电力 便携式电源 |
| 碱性电解质 |
车辆 分布式电站 | |
| 磷酸 |
分布式电站 组合式取暖和电力 | |
| 熔融碳酸盐 |
分布式电站 组合式取暖和电力 | |
| 固体氧化物 |
卡车APV 分布式电站 组合式取暖和电力 |
以氢为能量载体的燃料电池主要有五种类型,分别为:碱性电解质燃料电池 (AFC)、质子交换膜燃料电池 (PEM-FC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池 (SOFC),其区别主要在于电池中的电解质和工作温度不同。碱性电解质燃料电池和固体氧化物燃料电池目前主要应用在航天、潜水艇和军事方面,如美国阿波罗飞船、空间轨道站上用的都是碱性电解质燃料电池。但由于它们需要使用大量铂和工作条件苛刻,因此应用范围比较受限;磷酸燃料电池在大电站方面应用较多,如1991年美国的IFC、EPRI和DOC合作开发的11MW级PAFC发电装置现已并网发电;熔融碳酸盐燃料电池作为民用发电装置的前景受到广泛重视,如1997年由加拿大的Ballard公司与美国能源公司(ERC)共同建设的MCFC250kW电站;由于质子交换膜燃料电池属于低温型燃料电池,保温问题比较容易解决,而且起动所需要的暖机时间较短,采用固体膜做电解质降低了结构的复杂性,同时,当以纯氢做燃料时,质子交换膜燃料电池不需要去除杂质的辅助系统,使系统结构简化,上述优点使之成为目前研究最为活跃、进展最快、车上应用最多的燃料电池。
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