氢气是清洁能源，这点是毋庸置疑的。但是现在纠结的在于：氢气的制取需要消耗大量的电力，天然气，煤炭等等产品。氢气并不是一个一次能源，而是一个依靠煤炭，电力等能源转化来的二次能源。 二次能源一定会有损耗，所以大部分的专家和选择针对氢能源的利用，都集中在二次能源浪费太严重。 现在的氢气并不是主要的能源，国内有一些加氢站，在四川居多，这主要是因为氯碱工业附产的氢气较多。  加氢站 氢气的制取有哪几种？目前常用的氢气制备工艺包括：  氢气制备的方式 目前制造氢气的工艺，主要集中在化石能源，也即是天然气。  天然气制氢设备  太阳能制氢 从全球的范围来看，目前天然气的制氢仍为主要技术路线，占比高达48%，醇类与煤制氢分列第二、第三，占比分别为30%与18%，而电解水制氢比例仅为4%。  全球范围内制氢原料占比 目前在电解水制氢上面，主要是日本，日本63%的氢气都是依靠电解水制氢。这主要跟日本化石能源短缺有关系，日本制氢主要使用的是核电，风电等。  日本制氢的原料 为什么全球主要的制氢不采用电解水？因为电解水的成本太昂贵，除非是电力能源过剩，或者是电力在偏远地区不适用于长距离并网运输。 例如大山里，或者海边风电发电机组总体功率不稳定，那么这类电能就比较适合制备氢气。包括一些偏远地区的光伏电站，光伏电站间歇性比较明显，因此直接并网售电，成本回收慢。因此，可以进行储能，或者是电解水制备氢气。 各类氢气制备的成本价格：  各类氢气制备的成本价格 目前来说，电解水的氢气制备价格是最高的，电解水制氢气，每千克的成本为20-38元，仅有光伏，风能等电力可以做到10元/千克。同比天然气制氢气要高出1-2倍。 同时要比工业副产品，氯碱工业的价格要要出3-4倍。 纯度高(体积分数达到99.3%以上)，主要用于生产氯化氢以及PVC，但仍有很多氢气富余放空。2018年国内烧碱产量按3800万吨/年计，共副产氢气95万吨，其中自用达60%以上。据统计，中国氯碱工业每年剩余氢气达( 28~34)万吨，造成严重资源浪费。工业副产氢提纯最常用的是变压吸附技术( PSA)。目前采用PSA技术的焦炉煤气制氢、氯碱尾气制氢等装置已经得到推广，规模化的提纯成本为3~5元/kg，计入气体成本后氢气价格为8~14元/kg，具有较高的成本优势。 天然气制氢的工艺：天然气重组制氢气全世界现有超过2000套装置采用该工艺以天然气为原料生产合成气，用于大规模生产甲醇、合成氨和氢等。事实上天然气的制氢工艺，并不单单是制备氢气，还有包括甲醇，合成氨等化工原料。 1、水蒸汽重整反应式： CH4+H2O=CO+3H2 ΔH=+206 kJ/mole (+表示吸热) 由于过量蒸汽的存在，同时也发生水煤气变换反应： CO+H2O=CO2+H2 ΔH = -41kJ/mole 水煤气大部分人都知道，就是有点发蓝的火焰。一些大厨在炒菜的时候，想要火大，或略微对着鼓风机中的炭火泼水。
2、自热重整（ATR） 燃烧反应： CH4 + O2 = CO2 + H2O 然后是重整反应： CO2 + CH4 = 2CO + 2H2 也发生水煤气变换反应: CO + H2O = CO2 + H2 这个方式合成气中H2和CO的比例为2.6：1，比水蒸汽重整要好。 3、部分氧化（POX）：不适用任何催化剂 天然气和纯氧在1200-1500℃发生燃烧反应： CH4+ 1/2O2 = CO+2H2 ∆H = - 36kJ/mole 合成气产物中H2和CO的摩尔比（H2/CO）通常小于2:1，为1.7～1.8:1，属于产能较低的方式。但是对于一些能源比较多的国家，例如中东国家，这个方式确实是可以采用的。 2020年三菱重工已经在欧洲建立氢生产工程，主要以煤炭为原料进行氢制备。 后续有机会，咱们好好讨论一下氢电池汽车的未来发展。 【关注：机器人观察，全面数据化了解工业知识】 |
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