一种完美的绿氢制造方案

一种完美的绿氢制造方案

2020年,全球氢气的产量为8000万吨,是一个巨大的产业。氢气由于其特有的化学性质使其在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细、航空航天等方面有着广泛的应用。由于氢的高燃料性,航天工业使用液氢作为燃料。同时,氢也是一种理想的氢作为能源的氢燃料电池汽车越来越成熟,在商用车方面将优于锂电池汽车,得到大规模普及。

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图1:氢燃料电池技术原理

大规模生产氢气的方法主要有:天然气蒸汽转化、轻油蒸汽转化、水煤气制氢,而以天然气蒸汽转化应用最为普遍;在精细化工、医药、电子、冶金、科研等用氢行业,传统的制氢方法是水电解;近年来,随着催化剂的成功开发,甲醇蒸汽转化制氢的工艺得到迅速推广,取代了相当数量的传统制氢装置,在中小规模用氢领域产生了良好的经济效益。

 

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备注:煤炭制氢、天然气制氢设备以90000m3/h 规模的制氢装置投资额为例,测算中煤炭价格为450 /吨,天然气价格为2.5 /立方米;

甲醇裂解制氢、电解水制氢设备以1000 Nm3/h 规模的制氢设备投资额为例,测算中甲醇价格为2200 /吨,电价为0.5 /kWh

液氨制氢设备以300 Nm3/h 规模的制氢设备投资额为例,测算中液氨价格为1800 /吨,电价为0.5 /kWh

如果将氢作为目的beat365唯一官网,不可逾越的问题是CO2的出路。生产1kg氢伴生的CO2重量,煤制氢约为11公斤,天然气制氢约为5.5公斤,轻油制氢约7公斤至于用甲醇裂解制氢伴生约7倍的CO2。作为温室气体的CO2绝不允许大量排放,气候变暖是对人类的威胁,少量排放也将会征收高额碳税。所谓CO2的捕集、利用和封存技术(CCUS或CCS)尚在试验并未产业化,亟待科技攻关。

2019年6月“世界能源理事会”把这种伴有大量CO2排放的氢称为“灰氢”,把CO2通过CCUS或CCS利用或封存避免排放的氢称为“蓝氢”。显然“灰氢”不可取,灰变蓝才可以用。用可再生能源电解水制得的氢被称为“绿氢”,是未来制氢的发展方向,但是目前因能源所限,成本高昂。

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伴随着科技进步,烃类气体在催化剂的作用下裂解同时制备碳纳米管和氢气日趋成熟。行业内如山东大展等已经建成千吨级的碳纳米管生产线,正在向万吨级生产线推进。采用路线制备1吨氢气,不但不排放二氧化碳,并且能够生产6吨以上高价值的纳米碳材料。是一种完美的“绿氢”制备方案。在未来碳纳米管和氢气制备装置达到理想规模后,每年可以减排二氧化碳排放上亿吨。

时间:2021-05-31 11:02
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