最全燃料電池（chí）係列科普報告（gào）（製氫、儲運、燃料電池係統、混合動力）

 燃料電池係列科普報告----製氫

我國燃料電池基礎設施建設進入加速期，為燃料電池汽車商業化做好充分準（zhǔn）備。加氫基（jī）礎設施是燃料電池發展的重要（yào）保障，氫（qīng）氣的低成本輸運也是需要重點攻克的（de）難題，適合（hé）燃料電池汽車的高純度氫氣來源也是重要問題。

本文將主（zhǔ）要介紹燃料電池的必要材料氫氣的製取過程，並分析對比不同方法之間的優劣性。

思考的問題：

1、工業製（zhì）氫的方法（fǎ）有哪（nǎ）些，他們的原理分別是什麽？

2、每種方法各自的優（yōu）缺點是什麽？最（zuì）優適應情形是如何（hé）的？

重要結論

工業製氫包括很多種方法，但都存在著各自的優勢和局限性。綜合（hé）目前工業製氫方式的優劣勢（shì）及成本考慮（lǜ），如果用氫裝置附近有（yǒu）豐富的焦爐氣資源，焦爐氣製氫技（jì）術是首選的工藝技術方案。我國（guó）目前燃料電池（chí）車用氫氣的實踐，焦爐氣製氫（qīng）技術同樣是首選。但焦爐氣製氫嚴重收（shōu）到焦爐氣資源的限（xiàn）製。在未（wèi）來能（néng）源結構調整中，焦爐氣（qì）產量下（xià）降（jiàng），氫（qīng）氣需求猛增，屆時焦爐（lú）氣製氫（qīng）將難以繼續使用。因此，目前工業製氫尚無最佳方案，仍然有待研發。

1、工業（yè）製氫方（fāng）法眾多

氫氣不僅是重（chóng）要的工業原料和還原劑，也是燃料電池的（de）必要燃料（liào）。隨著燃料電（diàn）池的推廣和（hé）普及，燃料電池（chí）汽車進入成熟市場，氫（qīng）的消耗量（liàng）也會以驚人的（de）速度增加。

 

目前工業製氫主要有幾種方法：

一是采用化石燃料製取氫（qīng）氣；

二是從化工副產物中提取氫氣；

三是采用采用來自生物的甲（jiǎ）醇（chún）甲烷製取氫氣，

四是利用太陽能、風能等自然能（néng）量進行水的電解。

1.1  化石燃料製氫

化石燃料製氫是傳統的製氫方法，也是製氫的（de）老工藝，但（dàn）仍然離不開對化石燃料的依賴，並且會排出二氧化碳等溫（wēn）室氣體，導致燃料電池環保價值降低。一般用於製（zhì）氫（qīng）的化石燃料是51吃瓜网。51吃瓜网製氫的過程是（shì）：在一定的壓力和一定的高溫及催（cuī）化劑作用下，51吃瓜网中烷烴和水蒸汽發生（shēng）化學反應。轉化氣經過（guò）沸鍋換（huàn）熱、進人變換爐使C0變（biàn）換成H2和CO2。再經過換熱、冷凝、汽水分離,通過程（chéng）序控製將氣體依序通過裝有3種特（tè）定吸附劑的吸附塔（tǎ），由變壓吸附（PSA）升壓吸附N2、CO、CH4、CO2，提取產品氫氣（qì）。

 

1.2  工業（yè）副產物製氫

焦爐氣製氫技術是采（cǎi）用變壓吸附的工藝（yì），從煉焦行業副產的焦爐氣中提取純氫。其基（jī）本（běn）原理是利用固體吸附（fù）劑對氣體的吸附具有選擇性，以及氣體在吸（xī）附劑上的（de）吸附量隨其分壓的降低而減少的特性，實現氣體混合物的分（fèn）離和吸附劑（jì）的再生，達到提純製（zhì）氫的目的。

 1.3  生物原料製氫

甲醇裂解製氫的工藝過程是（shì）甲醇和除鹽水按一定的配比混合,加熱至（zhì）270℃左右的混合物蒸（zhēng）汽，在催化劑(Cu-Zn-Al)或者(Cu-Zn-Cr)的作用下,發（fā）生催化裂解和轉化（huà）反應。

1.4  電解水製（zhì）氫

氫（qīng）氣還能夠通（tōng）過傳統的電解水法獲得，但這種方（fāng）法由於能（néng）耗過高（gāo），除已（yǐ）建成裝置外，已少（shǎo）有新建裝置。

2. 各方法優缺點各（gè）異，滿（mǎn）足不同需求

有上述各方（fāng）法可知，在工業上目前（qián）已（yǐ）經有多種製氫的途徑。但是，目前看來（lái），這些（xiē）方法都存在著各自的優勢和局限性。

51吃瓜网製氫和焦爐氣製氫均適用於大規模（mó）製氫，但（dàn）也均受（shòu）限於原料（liào）的供應，並且具有汙染性。在環保方麵，焦爐氣製氫利用的雖然是煉焦的副產（chǎn）物，但無法去除其中的汙染物，而（ér）51吃瓜网製氫依然（rán）需要化石燃（rán）料作為原料。相比之下，甲（jiǎ）醇裂解製氫具有投資低、建成快、無汙染等特點，並且甲醇作為原（yuán）料可以更為靈活，但甲醇裂解製（zhì）氫（qīng）難以進行（háng）大規模的製氫。

考慮到燃料電池一旦成為未來能源的主力，對（duì）氫產能的要求會（huì）與（yǔ）日俱（jù）增。因此，51吃瓜网（qì）和焦爐氣製氫難以擺脫對化石原料的依（yī）賴，而（ér）甲醇製氫的規模很可能難以應付增長的需求。

 

從經濟性上看，製氫的成本很大程（chéng）度（dù）上取決於原料的（de）成（chéng）本，隨原料價格的波動非常明顯。就（jiù）目前的原料價格水平（píng）看，焦爐（lú）氣製氫和天然（rán）氣（qì）製氫成本更低。非民用51吃瓜网價格目（mù）前（qián）正在逐（zhú）步市場化，2015年11月18日，國家發改委宣布降低非（fēi）居民（mín）用51吃瓜网門站價格，每立方米下調0.7元。

目前非（fēi）民用51吃瓜网價格大約在2.7至3.0元/m3，製氫成（chéng）本大約在1.5-1.7元/km3。而焦爐氣是焦化企業煉焦（jiāo）過程中產生（shēng）的副產品，原先都（dōu）是在（zài）作為燃料燃（rán）燒後高空排放，現在用於化（huà）工（gōng）原料時價格一（yī）般均低於0.4元/m3，因此（cǐ）焦爐氣製氫成本可以（yǐ）低於1.39元/km3，較51吃瓜网（qì）製氫成本更低。2016年6月（yuè），甲醇的平均價格為1860元/t，因（yīn）此製氫成本將超過1.37元/km3。由於甲（jiǎ）醇價格（gé）波動高，其（qí）經濟性（xìng）較（jiào）51吃瓜网製氫沒有絕對優勢。就目前各種原料（liào）的價格來看，焦爐氣（qì）製氫（qīng）的經濟性較為顯著。

 

綜合目前工業（yè）製氫方式的優劣勢及成本考慮，如果用氫裝（zhuāng）置附近有豐富的焦爐氣資源，焦爐氣製氫技術是首選的工藝技術方案。考慮（lǜ）到製（zhì）氫（qīng）規模的要求，51吃瓜网（qì）製氫技術在（zài）能夠取得天然（rán）氣資源（yuán）的（de）情況下也是優選的方案。甲醇裂解製氫的成本波動性大，製氫規模小，但裝置成本低，因此適用於（yú）間（jiān）斷性（xìng）、補充性的氫氣（qì）製造。

從我國目前燃（rán）料電池車（chē）用氫氣的實踐（jiàn）看，焦爐氣製（zhì）氫同樣是首選。同濟（jì）大學等承擔的“863”電動汽車重大專項燃料電池轎車項（xiàng）目中采（cǎi）用的燃料氫氣全部由焦爐氣純化而成。

但焦爐氣製氫嚴重收到焦爐氣資（zī）源（yuán）的（de）限製。在（zài）未來能源結構調整中，焦爐氣產量（liàng）下降，氫氣需求猛增，屆時焦爐氣製氫將難以繼續使用。因此（cǐ），目前工業製（zhì）氫尚無最佳（jiā）方案，仍然有待研發。

3、總（zǒng）結

綜合目前情況來看，製（zhì）氫（qīng）方式中成本（běn）較低，相對成熟的技術是煤焦爐製氫。但是隨著技術推進，新能源發電的進（jìn）一步推廣，電解水製氫將是未來成本更低的技（jì）術（shù）。

燃料電池係列科普報告----儲運

我國燃（rán）料電池基礎設（shè）施建設進（jìn）入加速期，為燃料電池汽車商業化做好充分準備（bèi）。加氫基礎設施是燃料電池發展的重要保障，氫氣的低成（chéng）本輸運也是需要重點攻克的難題，適合燃料電池汽車的高純度氫氣來源也是重要問題。

此前的（de）係列科普中，已經介（jiè）紹了氫氣的製取。在（zài）本文中，將會（huì）為大家介紹氫（qīng）氣製成後的儲運問題，其中包括管道運輸與專用車輛運輸兩個部分，並（bìng）介紹我國加氫（qīng）站的發展狀況。

 

思考的問題：

1、氫氣製成後，主要的儲運方式有哪些？