國際能源轉型一直沿著從高碳到低碳、從低密度到高密度的路徑進行,而被譽為“21世紀的能源”的氫氣是目前公認的為理想的能量載體和清潔能源提供者。氫能燃料電池是一種通過非燃燒方式直接將燃料的化學能轉化為電能的裝置。工作時其借助電極將進入負極的氫(含氫燃料)和進入正極的氧發生非燃燒的電化學反應,氫在負極上的催化劑(鉑)的作用下分解成正離子和電子。進入電解液中穿過質子交換膜,而則沿外部電路移向正極(陰極)產生電流。在正極上,空氣中的氧通過電解液中的吸收抵達正極上的電子形成水。燃料電池發出的電,經逆變器、控制器等裝置,給電動機供電,再經傳動系統、驅動橋等帶動車輪轉動,即可驅動車輛行駛。制氫設備的發展趨勢如何。吉林變壓吸附制氫設備設計
工業化制氫現狀
1三種制氫方案對比(1)天然氣水蒸汽重整制氫(2)甲醇水蒸汽重整制氫(3)電解水制氫
2大型制氫:天然氣水蒸汽重整制氫占主導地位特點:(1)天然氣既是原料氣也是燃料氣,無需運輸,氫能耗低,消耗低,氫氣成本。(2)自動化程度高,安全性能高。(3)天然氣制氫投資較高,適合大規模工業化生產,一般制氫規模在5000Nm3/h以上時選擇天然氣制氫工藝更經濟
3小型制氫、高純氫采用電解水方法(1)多年來,水電解制氫技術自開發以來一直進展不大,其主要原因是需要耗用大量的電能,電價的昂貴,用水電解制氫都不經濟。(2)電解水制氫,規模一般小于200Nm3/h,是較成熟的制氫方法,由于它的電耗較高,達到5~8kwh/Nm3H2,其單位氫氣成本較高
4甲醇水蒸汽重整制氫是中小型制氫的(1)甲醇蒸汽重整制氫與大規模的天然氣制氫或水電解制氫相比,投資省,能耗低。由于反應溫度低(230℃~280℃),工藝條件緩和,燃料消耗也低。與同等規模的天然氣制氫裝置相比,甲醇蒸汽轉化制氫的能耗約是前者的50%。(2)甲醇蒸汽重整制氫所用的原料甲醇易得,運輸,儲存方便。而且由于所用的原料甲醇純度高,不需要再進行凈化處理,反應條件溫和,流程簡單,故易于操作 無錫變壓吸附制氫設備投資額哪家的制氫設備比較好用點?
甲醇水蒸汽重整制氫(methanolsteamreforming)
CH3OH+H2O=CO2+3H2△H=+40.5kJ/mol
原料甲醇和脫鹽水經過預熱汽化、過熱至反應溫度后經過催化劑床層后催化重整為氫氣和二氧化碳混合氣,混合氣經過換熱、冷卻冷凝、水洗后送至分離裝置(諸如PSA系統)進行分離,得到純度較高的產品氫氣。目前,工業上主要采用的是Cu-ZnO/Al2O3催化劑,其具有反應溫度低、反應活性高、氫氣選擇性高等優點。該工藝反應溫度低(220~270℃),工藝條件緩和,燃料消耗低,流程簡單,容易操作,已得到的工業應用。
甲醇水蒸氣重整制氫
甲醇制氫技術又包括甲醇水蒸汽重整制氫、甲醇裂解制氫和甲醇部分氧化制氫。甲醇水蒸氣重整制氫是指在一定溫度、壓力和催化劑的作用下,甲醇和水轉化為約75%的H2、24%的CO2以及少量的CO和CH4。再經過氫氣提純等過程實現氫氣生產。該工藝相對于甲醇裂解制氫以及甲醇部分氧化制氫工藝成熟,且適于工業化生產。甲醇水蒸氣重整制氫的反應條件相對溫和(220-280℃),產物成分少,易分離。甲醇原料資源豐富,易于存儲和運輸。但該工藝適合小規模制氫,且使用的Cu/Zn/Al催化劑易失活。該工藝生產每公斤氫氣產生的二氧化碳量約20.6kg。目前國內規模的甲醇水蒸氣重整制氫裝置(60,000Nm3/h)已由山東壽光魯清石化有限公司于2018年7月投產。 制氫設備的使用時要注意什么?
甲醇水蒸氣重整制氫的優勢
(1)投資低、建設周期短由于工藝流程簡單,甲醇制氫裝置的投資和建設周期遠低于煤制氫和天然氣制氫。(2)裝置規模靈活、甲醇作為主要原料容易獲取同樣由于甲醇制氫的工藝流程短,所以裝置在不同的規模下,甲醇制氫成本變化不大,因此規模可根據氫氣用量的需求靈活設計,而煤制氫只適用于大規模的氫氣需求。與此同時,甲醇是一個充分市場化的商品,原料的獲取很容易。(3)甲醇制氫項目審批容易在環保要求日趨嚴格的當下,相比其它制氫路線,甲醇制氫的項目審批更為容易。 哪家的制氫設備的價格優惠?江西甲醇裂解制氫設備包括哪些
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甲醇分解制氫(methanoldecomposition)
CH3OH=CO+2H2△H=+90.6kJ/mol
甲醇經過預熱汽化、過熱至反應溫度后經過催化劑床層后催化反應生成氫氣和一氧化碳混合氣,混合氣經過分離后得到產品氫氣和一氧化碳產物。其中一氧化碳可以在較多領域得到應用,因此,甲醇分解制氫工藝具有較大的經濟優勢,可以得到兩種氣體產品,從而提高了工藝的先進性。甲醇裂解反應可在常壓條件下發生,一般反應溫度為200~500℃。具有高活性、高選擇性、高穩定性的低溫催化劑在甲醇裂解制氫過程中起重大作用,常用的甲醇裂解催化劑包括Cu系催化劑、貴金屬負載催化劑等。其中Cu系催化劑與甲醇水蒸汽重整制氫催化劑具有相同的性能,因此,甲醇水蒸汽重整制氫催化劑可以直接應用于甲醇分解制氫工藝。 吉林變壓吸附制氫設備設計
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