燃料电池所使用的氢燃料来源那里?
我们来看看目前我国氢气生产的来源:
我国制氢原料中以碳排放最高的煤制氢为主,占比高达62%,其次为天然气重整制氢占比为19%,电解水制氢占比最少,仅为1%。
绿氢”的生产途径有哪些
我国目前氢能产业仍处于初期阶段,氢气主要以“灰氢”为主,在生产过程中会有大量的CO2排放,并不能算是清洁能源。最终阶段的氢气是“绿氢”,这类氢气是通过使用可再生能源(例如太阳能、风能、核能等)制造的氢气。
目前较为成熟的生产方式是:可再生能源发电进行电解水制氢:主要是利用风光发电制氢,在生产“绿氢”的过程中,能够实现完全的无碳化。水电解制氢主要原理为水分子在直流电的作用下被解离生成氧气和氢气,分别从电解槽阳极和阴极析出。根据电解槽隔膜材料不同,可以分为碱性水电解(AE)、质子交换膜(PEM)水电解以及高温固体氧化物水电解(SOEC)。
正在开展研究的未来可能的氢能生产方式有: 1,液氨制氢, 主要原理是利用液氨和钠单质反应生成氨基化钠,然后氨基化钠将分解成为氮气、氢气以及钠单质。2,生物制氢,生物法制氢是把自然界储存于有机化合物中的能量通过产氢细菌等生物的作用转化为氢气。生物制氢是微生物自身新陈代谢的结果。具体包括:光解水制氢,暗发酵制氢,光发酵制氢几种方式3,太阳能制氢,目前太阳能制氢技术实现的主要途径有光化学制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢等。4,核能制氢,核能制氢就是利用核反应堆产生的热作为制氢的能源,通过选择合适的工艺,实现高效、大规模的制氢;同时减少甚至消除温室气体的排放。
氢气是可再生能源,常温常压下,氢气是一种极易燃烧,无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。氢气是世界上已知的密度最小的气体,氢气的密度只有空气的1/14,即氢气在1标准大气压和0℃,氢气的密度为0.089g/L。
可再生能源
一次能源可以进一步分为再生能源和非再生能源两大类型。再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。它们在自然界可以循环再生。是取之不尽,用之不竭的能源,不需要人力参与便会自动再生,是相对于会穷尽的非再生能源的一种能源。
氢气氢气(H2)最早于16世纪初被人工制备,当时使用的方法是将金属置于强酸中。1766–1781年,亨利·卡文迪许发现氢元素,氢气燃烧生成水(2H₂+O₂点燃=2H₂O),拉瓦锡根据这一性质将该元素命名为“hydrogenium”(“生成水的物质”之意,“hydro”是“水”,“gen”是“生成”,“ium”是元素通用后缀)。19世纪50年代英国医生合信(B.Hobson)编写《博物新编》(1855 年)时,把“hydrogen”翻译为“轻气”,意为最轻气体。
工业上一般从天然气或水煤气制氢气,而不采用高耗能的电解水的方法。制得的氢气大量用于石化行业的裂化反应和生产氨气。氢气分子可以进入许多金属的晶格中,造成“氢脆”现象,使得氢气的存储罐和管道需要使用特殊材料(如蒙耐尔合金),设计也更加复杂。
地热能
水能
风能
生物质能
潮汐能
不可再生:煤
石油
天然气
氢气
核能
给我分吧西西
不可再生能源有:煤、原油、天然气、油页岩、核能 。
再生能源有:太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能。
概念:
1、可再生能源:在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源。
2、非再生能源:经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源。
特点:
1、可再生能源:它们都可以循环再生,不会因长期使用而减少。
2、非再生能源:它们随着大规模地开采利用,其储量越来越少,总有枯竭之时。
氢能是指氢气燃烧而释放出来的能量。自然界几乎没有氢能这种能源,因为自然界虽然含有丰富的氢,但几乎没有氢气。氢大都以化合物的形式存在,特别是水含有1/9质量的氢。水虽然含有氢,却不含有氢能。通常,人们通过电解把水分解成氢气和氧气,这个过程中电能转化为氢能。由于能量守恒,产生的氢能一定不会多于输入的电能(实际上由于发热损耗产生的氢能会少一些,大约为电能的80%左右)。氢气还可以用某些含氢的有机物通过化学或生物的方法制备出
来。这时的氢能来源于有机物的化学能或生物能,也比原来的能量少(大约为30%左右)。
液态氢(
LH2
),俗称液氢,是由氢气经由降温而得到的液体。液态氢须要保存在非常低的温度下(大约在20.268卡尔文,-252.8℃)。
液态氢的密度大约为
70.8
千克每立方米
(在20卡尔文下),密度很小。它通常被作为火箭发射的燃料,现在亦用作其他交通工具的燃料。
1、蒸汽甲烷重整
蒸汽甲烷重整(SMR)是一种从主要是甲烷的天然气中生产氢气的方法。它是目前最便宜的工业氢气来源。世界上近50%的氢气是通过这种方法生产的。该过程包括在蒸汽和镍催化剂存在下将气体加热到700–1100°C之间。
产生的吸热反应分解甲烷分子并形成一氧化碳CO和氢气H2。然后一氧化碳气体可以与蒸汽一起通过氧化铁或其他氧化物并进行水煤气变换反应以获得更多量的H2.这个过程的缺点是它的副产品是CO2、CO和其他温室气体的主要大气释放。
根据原料(天然气、富气、石脑油等)的质量,生产一吨氢气还会产生9至12吨CO2,这是一种可能被捕获的温室气体。
根据原料(天然气、富气、石脑油等)的质量,生产一吨氢气还会产生9至12吨CO2,这是一种可能被捕获的温室气体。
2、甲烷热解
说明甲烷热解的输入和输出,这是一种生产氢气且无温室气体的高效一步法
甲烷的热解是从天然气中生产氢气的过程。通过流过“气泡塔”中的熔融金属催化剂,氢气分离在一个步骤中进行。这是一种“无温室气体”方法,用于测量潜在的低成本氢气生产,以衡量其扩大规模和大规模运营的能力。 该过程在更高的温度(1065°C或1950°F)下进行。
3、电解
电解包括使用电将水分解成氢气和氧气。水的电解效率为70-80%(转化损失为20-30%) ,而天然气的蒸汽重整的热效率在70-85%之间。 电解的电效率预计将在2030年之前达到82-86% ,同时随着该领域的进展继续加快,同时也保持耐用性。
水电解可以在50–80°C之间运行,而蒸汽甲烷重整需要700–1100°C之间的温度。 两种方法的区别在于使用的一次能源;电力(用于电解)或天然气(用于蒸汽甲烷重整)。
环境影响
截至2020年,大部分氢气由化石燃料生产,导致二氧化碳排放。当排放物释放到大气中时,这通常被称为灰氢,当通过碳捕获和储存(CCS)捕获排放物时,这通常被称为蓝氢。
假设美国上游和中游的甲烷泄漏率和生产通过蒸汽甲烷重整器(SMR)改装了二氧化碳捕获装置。使用具有二氧化碳捕获功能的自热重整器(ATR)可以在令人满意的能源效率下实现更高的捕获率,并且生命周期评估表明,与具有二氧化碳捕获功能的SMR相比,此类工厂的温室气体排放量更低。
经评估,在欧洲应用ATR技术与二氧化碳的综合捕获相比,其温室气体排放量低于燃烧天然气,例如,H21项目报告称,由于二氧化碳强度降低了68%,因此温室气体排放量减少了68%。天然气与更适合捕获二氧化碳的反应器类型相结合。
使用较新的无污染技术甲烷热解生产的氢气通常被称为绿松石氢气。高质量的氢气直接由天然气生产,相关的无污染固体碳不会释放到大气中,然后可以出售用于工业用途或储存在垃圾填埋场。
由可再生能源生产的氢气通常被称为绿色氢气。有两种从可再生能源生产氢气的实用方法。一种是电制气,其中电力用于电解水制氢,另一种是利用垃圾填埋气在蒸汽重整器中制氢。当由风能或太阳能等可再生能源生产时,氢燃料是一种可再生燃料。
通过电解由核能产生的氢有时被视为绿色氢的一个子集,但也可以称为粉红色氢。奥斯卡港核电站于2022年1月达成协议,以每天公斤的数量级供应商业粉红色氢气。