关于氢气的制取,之前稍微了解了一下,就是灰氢、蓝氢及绿氢。
但是最近看的一本书,让我有一种想整理一下氢气制取方法的冲动。原因有两个,一是里面提到了还有我未了解的方法,另一个原因就是对我的影响,还是要多读书!
这本书就是《氢能革命》,在公司书架里发现的,里面除了之前提到的三种氢气,还提到了深绿氢、粉氢和绿松石氢,来在第九章---氢气彩虹:制取方法,有兴趣的可以去看看,当然了,如果往下看,就不用去看书了。
1.灰氢,是通过蒸汽重整从天然气或煤炭中制取出来的,也是我们现在普遍采用的制氢方法。在这个过程中,大量二氧化碳会被释放到大气中。
2.如果我们将制取灰氢产生的二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS),或捕集与封存(CCS),而不是释放到大气中,那么制取出的氢气就是蓝氢。
3.如果使用可再生能源(主要是可再生电力)来电解水制氢,那么得到的就是绿氢。
4.由生物质结合碳捕集产生的是深绿氢,在制氢过程中可能会产生负排放。
5.用核能电解水制成的氢就是粉氢。
6.通过裂解从天然气中得到的氢就是绿松石氢。裂解是将某种物质加热(而非燃烧),直至分裂成更简单的物质,又称热解或热裂解。天然气裂解的产物就是氢和固体碳。
1.蒸汽重整的主要原理就是将预处理后的天然气与水蒸气高温重整制合成气,然后在高温高压下通过镍催化剂分解成氢气、一氧化碳、二氧化碳和水。然后再加入更多蒸汽,另一个催化转换器进而将一氧化碳转化为二氧化碳,只留下水和氢气。整个过程需要消耗初始天然气量的1/4。
用这种方法每生产1吨氢就会产生大约11吨的二氧化碳。
注:PSA:Pressure Swing Adsorption,变压吸附
还是简单说两句PSA吧,利用吸附剂在不同压力下对气体的吸附与再脱附过程实现纯氢气的分离与提纯。这里的吸附剂呢,不是一种,是几种,不同的吸附剂对各种气体有不同的吸附能力。我的理解,PSA本质原理就是过滤。
2.蓝氢相对灰氢就是多了一个CCUS,说直接点就是不让产生二氧化碳排在大气中。
CCUS:Carbon Capture Utilization and Storage,先让废气通过一种可以吸收二氧化碳的溶剂,而后加热溶剂,再从冒出来的气泡中收集二氧化碳,二氧化碳被收集起来后,可以封存在某个地方,或者用来做一些有用的东西。
资料来源:36氪研究院根据公开资料整理
3.电解水制氢,可以理解为燃料电池的逆反应。电一般源自风力发电、水利发电及太阳能发电等绿色发电。
4.生物质制氢主要包括:化学法和生物法。
化学法制氢是通过热化学处理,将生物质转化为富氢可燃气,然后通过分离得到纯氢的方法。该方法可由生物质直接制氢,也可以由生物质解聚的中间产物 (如甲醇、乙醇) 进行制氢。化学法又分为气化制氢、热解重整法制氢、超临界水转化法制氢以及其他化学转化制氢方法。
生物法制氢是利用微生物代谢来制取氢气的一项生物工程技术。与传统的化学方法相比,生物制氢有节能、可再生和不消耗矿物资源等优点。目前常用的生物制氢方法可归纳为4种:光解水、光发酵、暗发酵与光暗耦合发酵制氢。
5.关于核能,我就简单说两句,毕竟之前还了解过一点点,核能发电其实本质上跟火力发电差不多,核能通过核裂变或核聚变产生热量(一般是核裂变,核聚变技术会高点),然后通过冷却液把热量带走,热量在蒸发器中加热水产生蒸汽带动汽轮发电机。核反应需要大量的冷却液带走热量,所以核电站一般都是建立在海边的。
6.天然气裂解制氢工艺的基本原理是在没有氧气的情况下,将天然气通过高温高压的条件下,使其发生裂解,产生氢气和炭黑。
天然气裂解的技术难点在于甲烷分子的绝对稳定性。需要大量的能量才能让甲烷裂解,温度最少要达到550℃,最好在800-1200℃之间。
关于氢气制取的学习记录就写到这,难免会有差错,仅供参考。