Ⅰ 制氫的研究現狀和發展前景
化石燃料有限的儲量使人類正面臨著前所未有的能源危機。同時其燃燒產物被排放到大氣中加速了溫室效應。氫氣具有含量豐富、燃燒熱值高、能量密度大、熱效率高、清潔無污染以及輸送成本低以及用途廣泛等優點川,被認為最有可能成為化石燃料的替代能源。 氫氣是一種理想的能源,具有轉化率高、可再生和無污染等優點。與傳統制氫方法相比,生物制氫技術的能耗低,對環境無害,其中的厭氧發酵生物制氫已經越來越受到人們的重視。主要介紹了厭氧發酵生物制氫技術的方法和機理,分析了生物制氫的可行性,結合國內外研究現狀提出了未來的發展方向。 全球石油儲量不斷減少。最新研究表明:按目前全球消費趨勢,球上可採集石油資源最多能使用到21世紀末。石化、燃煤能源使用,還帶來嚴重大氣環境污染,人們日益感覺到開發綠色可再生能源急迫性,研究和開發新能源被提到緊迫議事日程。2000年7—8月美國《未來學家》雜志刊登了美國喬治·華盛頓大學專家對21世紀前10年內十大科技發展趨勢預測,其中第二條是燃料電池汽車問世,福特和豐田公司實驗性燃料電池汽車將2004年上市。第九條是替代能源挑戰石油能源,風能、太陽能、熱、生物能和水力發電將佔到全部能源需求30%。這兩條實際上都是新型能源開發利用。我國「十五」國家重點開發技術項目中也將新型能源開發利用放極為重要位置。目前,人們對風能、太陽能開發已經有了相當研究,並已到了進行加以直接使用階段,生物能研究也取了重要進展,如何將所獲能量儲存起來,如何將能量轉化為交通工具可利用清潔高效能源,是一亟待解決重要課題。 內容摘要
2生物制氮技術研究進展
2.1傳統制氫工藝方法
傳統制氫工藝方法有:電解水;烴類水蒸汽重整制氫方法及重油(或渣油)部分氧化重整制氫方法。電解水方法制氫是目前應用較廣且比較成熟方法之一。水為原料制氫工程是氫與氧燃燒生成水逆過程,提供一定形式一定能量,則可使水分解成氫氣和氧氣。提供電能使水分解制氫氣效率一般75%-85%。其中工藝過程簡單,無污染,但消耗電量大,其應用受到一定限制。目前電解水工藝、設備均不斷改進,但電解水制氫能耗仍然很高。烴類水蒸汽重整制氫反應是強吸熱反應,反應時需外部供熱。熱效率較低,反應溫度較高,反應過程中水大量過量,能耗較高,造成資源浪費。重油氧化制氫重整方法,反應溫度較高,制氫純度低,利於能源綜合利用。
2.2新型生物制氫工藝發展
氫氣用途日益廣泛,其需求量也迅速增加。傳統制氫方法均需消耗大量不可再生能源,不適應社會發展需求。生物制氫技術作為一種符合可持續發展戰略課題,已世界上引起了廣泛重視。如德國、以色列、日本、葡萄牙、俄羅斯、瑞典、英國、美國都投入了大量人力物力對該項技術進行研究開發。近幾年,美國每年生物制氫技術研究費用平均為幾百萬美元,而日本這研究領域每年投資則是美國5倍左右,,日本和美國等一些國家為此還成立了專門機構,並建立了生物制氫發展規劃,以期對生物制氫技術基礎和應用研究,使21世紀中葉使該技術實現商業化生產。日本,由能源部主持氫行動計劃,確立最終目標是建立一個世界范圍能源網路,以實現對可再生能源--氫有效生產,運輸和利用。該計劃從1993年到2020年橫跨了28年。
生物制氫課題最先由Lewis於1966年提出,20世紀70年代能源危機引起了人們對生物制氫廣泛關注,並開始進行研究。生物質資源豐富,是重要可再生能源。生物質可氣化和微生物催化脫氫方法制氫。生理代謝過程中產生分子氫,可分為兩個主要類群:
l、包括藻類和光合細菌內光合生物;Rhodbacter8604,R.monas2613,R.capsulatusZ1,R.sphaeroides等光合生物研究已經開展並取了一定成果。
2、諸如兼性厭氧和專性厭氧發酵產氫細菌。目前以葡萄糖,污水,纖維素為底物並不斷改進操作條件和工藝流程研究較多。中國此方面研究也取了一些進展,任南形琪等1990年就開始開展生物制氫技術研究,並於1994年提出了以厭氧活性污泥為氫氣原料有機廢水發酵法制氫技術,利用碳水化合物為原料發酵法生物制氫技術。該技術突破了生物制氫技術必須採用純菌種和固定技術局限,開創了利用非固定化菌種生產氫氣新途徑,並首次實現了中試規模連續流長期生產持續產氫。此基礎上,他們又先後發現了產氫能力很高乙醇發酵類型發明了連續流生物制氫技術反應器,初步建立了生物產氫發酵理論,提出了最佳工程式控制制對策。該項技術和理論成果中試研究中到了充分驗證:中試產氫能力達5.7m3H2/m3.d,制氫規模可達500-1000m3/m3,且生產成本明顯低於目前廣泛採用水電解法制氫成本。
生物制氫過程可以分為5類:
(1)利用藻類青藍菌生物光解水法;
(2)有機化合物光合細菌(PSB)光分解法;
(3)有機化合物發酵制氫;
(4)光合細菌和發酵細菌耦合法制氫;
(5)酶催化法制氫。
目前發酵細菌產氫速率較高,對條件要求較低,具有直接應用前景。但PSB光合產氫速率比藻類快,能量利用率比發酵細菌高,且能將產氫與光能利用、有機物去除有機耦合一起,相關研究也最多,也是最具有潛應用前景方法之一。生物制氫全過程中,氫氣純化與儲存也是一個很關鍵問題。生物法制氫氣含量通常為60%-90%(體積分數),氣體中可能混有CO2、O2和水蒸氣等。可以採用傳統化工方法來,如50%(質量分數)KOH溶液、苯三酚鹼溶液和乾燥器或冷卻器。氫氣幾種儲存方法(壓縮、液化、金屬氫化物和吸附)中,納米材料吸附儲氫是目前被認為最有前景。
2.3目前研究中存問題縱觀生物技術研究各階段,比較而言,對藻類及光合細菌研究要遠多於對發酵產氫細菌研究。傳統觀點認為,微生物體內產氫系統(主氫化酶)很不穩定,進行細胞固定化才可能實現持續產氫。,迄今為止,生物制氫研究中大多採用純菌種固定化技術。
,該技術中也有不可忽視不足。首先,細菌包埋技術是一種很復雜工藝,且要求有與之相適應菌種生產及菌體固定化材料加工工藝,這使制氫成本大幅度增加;第二,細胞固定化形成顆粒內部傳質阻力較大,使細胞代謝產物顆粒內部積累而對生物產生反饋抑制和阻遏作用,使生物產氫能力降低;第三,包埋劑或其它基質使用,勢必會占據大量有效空間,使生物反應器生物持有量受到限制,限制了產氫率和總產量提高。現有研究大多為實驗室內進行小型試驗,採用批式培養方法居多,利用連續流培養產氫報道較少。試驗數據亦為短期試驗結果,連續穩定運行期超過40天研究實例少見報道。即便是瞬時產氫率較高,長期連續運行能否獲較高產氫量尚待探討。,生物技術欲達到工業化生產水平尚需多年努力。
3、展望氫是高效、潔凈、可再生二次能源,其用途越來越廣泛,氫能應用將勢不可當進人社會生活各個領域。氫能應用日益廣泛,氫需求量日益增加,開發新制氫工藝勢必行,從氫能應用長遠規劃來看開發生物制氫技術是歷史發展必然趨勢。
開發中國生物制氫技術需要做到以下政策和軟體支持:
(1)勵大宣傳。人是生物能源生產主體和消費主體,有必要輿論宣傳加強人們對生物能源認識;
(2)加大政府投資和扶持。新生物能源初始商業化階段要進行減免稅等優惠政策;
(3)借鑒國外經驗。充分調動方和工業界積極性八
(4)加強高校對生物能源教育及研究。人們對生物能源認識不斷加深,政府扶持力度加大和研究深人,生物制氫綠色能源生產技術將會展現出它更大開發潛力和應用價值。
本文出自:廣州靈龍電子技術有限公司,制氫、氫燃料電池(www.liongon.com)
Ⅱ 請問目前國內大型水電解制氫設備製造廠家有哪些比較好
目前國內主要有三家(市場佔有額:97%以上)從北往南:天津大陸(1994),邯鄲718制氫回部,蘇州競立(1992)。答
其中天津市場占據相對較小,基本上大型設備被其他兩家分掉。還有一些新成立代理國外設備和維修的公司,這里就不提供了,不具備與以上三家競爭的實力。
三家優勢各有所長,您可以親自實地參考,國內招投標基本上也是這三家,不過聽說蘇州競立在四川有辦事處專門提供售後服務,這個你可以親自去查看。
Ⅲ 國內電解水制氫比較好的公司有哪一些,他們所用的電極材料分別是什麼
你是做制氫的嗎?現在的電解槽不都是不銹鋼電鍍的嗎?中間用石棉布的.有比這更好的嗎
Ⅳ 中國光伏企業四大巨頭是哪四個
四大光伏企業分別是英利綠色能源控股有限公司、無錫尚德太陽能電力有限公司、常州天合光能有限公司和蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司。
1、英利綠色能源控股有限公司:
一家全球領先的太陽能公司,也是全球最大的垂直一體化光伏發電產品製造商之一。業務主要涉及光伏組件的設計、製造和銷售,產品主要銷往德國、西班牙、義大利、希臘、法國、韓國、中國和美國等國家和地區,總部位於中國保定。
(4)國內最大制氫上市公司擴展閱讀
阿特斯陽光電力集團成立19年來(2001年成立),通過多元化發展戰略和市場布局,阿特斯已在全球7個國家和地區成立了16家光伏矽片、電池和組件生產企業,並在20多個國家和地區建立了分支機構。
阿特斯通過創新提高組件功率及單瓦發電量,降低度電成本。阿特斯研發的超410瓦黑硅多晶PERC雙面半片電池組件,成為全球正面功率就超過400瓦的雙面多晶組件,組件背面發電雙面率高達75%。
在不同地面安裝環境下,其組件背面發電增益最高可達30%。而由阿特斯研發並推出的十款組件,最高功率已超435瓦。
Ⅳ 國內的吸氫機哪個品牌的比較好
市面上已經有科力恩、nonabubbles、索物優、氫力泉等品牌吸氫機(有的廠家叫氫呼吸機、家用制氫機、氫氣康養機),氫氣的親民性有可能改變人類的保健衛生方式,吸氫機可能會進入每一個家庭,選購氫氣呼吸機就需要注意很多方面。
■關於氫氣呼吸機的制氫原理
這種小范圍的家用吸氫機的制氫原理,一般都是採用質子膜SPE制氫原理,產生的氫氣應該是純凈的氫氣(99.99%以上就認為是純氫)。
1、工業制氫的途徑很多,一般來說工業制氫目前不會採用電解水制氫,不過光催化分解水制氫以及太陽能光解水制氫,有望成為極具潛力的制氫方式,未來可能為氫動力汽車提供廉價的氫能源。
2、質子膜SPE制氫的核心部件就是制氫原件,核心材料就是質子膜,一般採用杜邦質子膜的效益和性能較高。原理是純水循環通過制氫部件,氫氣通過質子膜從一側排出,產生的氧氣隨水到達水箱後排出。
3、工業制氫中還有一種制氫方法是普通電解制氫,比如目前應用在氫氧焊、車載氫氧機上面的,都是採用純水+鹼液的方法制氫,添加鹼液是為了提高制氫效率,這種方法應用在氫醫學的氫氣呼吸機上面,顯然不適合。
■水電解稱氫和氧,那麼氧氣去哪裡了
1、水電解成33%左右的氫和66%左右的氧,如果機器出來供呼吸機使用的是純氫,那麼氧氣一般是通過水循環排出機器。
2、如果氫氣呼吸機出來的是氫和氧的混合氣體供人體呼吸,那麼就是氫氧混合,目前市面上只有極少數氫氣呼吸機採用這種模式,潓美氫氧霧化機就是氫氧混合的。
3、氫氣與空氣混合的爆照極限是:氫氣爆炸極限是4.0%~75.6%(體積濃度),就是如果氫氣在空氣中的體積濃度在4.0%~75.6%之間時,遇火源就會爆炸,而當氫氣濃度小於4.0%或大於75.6%時,即使遇到火源,也不會爆炸。
4、所以導管中出來的是純凈氫氣排放到大氣中,這個時候就可以用打火機點燃,而氫氧混合的與發哦火花有爆炸的危險。
5、爆炸是由於在有限的空間中劇烈燃燒(或者反映)產生的。
■影響氫氣呼吸機的其他因素
1、左右氫呼吸機質量的核心是制氫方式和核心制氫原件,當然一款家用吸氫機還有很多制約質量的因素。
2、易於使用這點對於家用的要求更加高,明顯的有定時器對於使用很方便,那樣在睡覺的時候也可以吸氫,一般定時的形式有2個小時自動關機,或者30/60/120分鍾定時調節。
3、使用是不是方便,首先體現在使用的水質
Ⅵ 博世/大陸/佛吉亞等爭相入局 「氫車」何時才能熟路
憑借零排放、續航里程長、加氫時間短、能量轉換效率高等特性,氫燃料電池汽車正逐漸進入小規模商用階段。以國內市場為例,2019年國內燃料電池汽車銷量就達到了2,737輛,相較於2018年的1,527輛,大增79.2%。按最新規劃,今年國內燃料電池汽車銷量爭取實現5,000到1萬輛的規模,2025年實現5萬到10萬輛的規模,到2030年爭取實現百萬輛規模。
氫燃料電池汽車如此廣闊的發展空間,在近兩年吸引了眾多車企和零部件企業紛紛布局。例如本田、豐田、現代等整車廠,目前均已推出了可量產的氫燃料電池汽車,另外諸如大眾、奧迪、寶馬、雷諾、吉利、長城等也在進行相關的技術探索。而在零部件領域,博世、蓋瑞特、佛吉亞、現代摩比斯等巨頭亦在積極響應市場需求,加大對氫燃料電池汽車相關技術的投入。
氫燃料電池未來可期?跨國零部件巨頭爭相布局
近日,佛吉亞宣布其已獲得現代汽車重要訂單——為現代汽車提供完整的儲氫系統,包括10,000台儲氫罐。據悉,這些產品均將在佛吉亞位於法國巴旺、專注儲氫罐技術研發的全球技術中心內進行生產,預計2021年初開始交付。2019年7月,佛吉亞投資了約2,500萬歐元在其位於法國巴旺的佛吉亞研發中心內成立全球技術中心,用於研發儲氫系統,該中心計劃於2020年第二季度起投入運營。
圖片來源:福田汽車
京津冀地區,圍繞2022年冬奧會,目前也在大力推廣氫燃料電池汽車。早在2018年,張家口市氫燃料電池公交車就開始投入運營,首批上線49輛,2019年10月22日,張家口市公交集團公司再次投入100輛氫燃料電池公交車,到現在該市累計投入的氫燃料電池公交車已達到174輛,僅次於佛山。與此同時,張家口市也在大力推進制氫廠和加氫站建設。按照規劃,到2022年張家口全市將完成19個縣區加氫網路全覆蓋。
此外,氫燃料電池汽車關鍵技術有待突破也是很重要的一方面,尤其是制氫、儲氫、運氫、加氫技術等的不夠成熟,催化劑、質子交換膜、碳紙、空壓機、氫循環泵等關鍵材料嚴重依賴進口,制氫技術和成本還無法平衡,均在很大程度上制約了氫燃料電池汽車的發展。以氫氣的儲存和運輸為例,眾所周知作為一種熱值極高的燃料,氫氣需要在低溫或者高壓條件下儲存、運輸,然而這樣不但成本高,還存在安全隱患,一旦出現事故,後果特別嚴重。
正是基於這些挑戰,雖然氫燃料電池汽車具有高效、續航里程長等優點,但目前主要應用在商用車領域,如公交車、客車、物流車、卡車等,其要想真正實現大規模商業化,還有很長一段要走,至少在可以預見的未來,實現純電動汽車和氫燃料電池汽車的協調發展才是新能源汽車的發展之道。
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Ⅶ 電動化之下,CES卷來了哪些氫燃料電池新浪潮
其實,氫燃料電池不僅能用在又大又重、還得跑長途的卡車上,無人機同樣用得上。來自韓國的斗山摩拜創新公司就展示了一款長航時燃料電池無人機,並獲得了CES創新獎。
該公司為韓國斗山集團於2016年設立的全資子公司,致力於開發攜帶型燃料電池系統的無人機、叉車、工程機械及其它可移動設備。
它的DS30商用無人機採用其自行研發的一種緊湊、輕便的氫燃料電池系統,稱能量密度至少是純電池的三倍,可以達到兩小時的飛行作業時間。至少從數據上來看,氫燃料電池確實解決了目前小型無人機領域最大的痛點。(文章&圖片來源:Forbes、Morningstar、Deloitte,作者:AlanOhnsman、PRNewswire)
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