新能源制氢技术发展现状及前景分析

摘要：化学链式制氢，生物质制氢，利用废弃风/光发射电解水制氢，日光分解水制氢等清洁能源制氢新技术的研究与应用现状被介绍了。分析了产业发展的前景。氢燃料电池在汽车工业的发展过程中，由化石原料生产氢（包括工业副产品氢和化合物热分解产生氢）是氢生产技术的主要工艺路线，而生物质氢生产，使用“绿色电力”电解水制氢，将水进行太阳能催化分解以产生氢气和其他新能源，是从化石原料中制氢的重要补充。

关键词：新能源；制氢技术；发展现状；前景 引言

由于传统的制氢技术消耗了煤，石油和天然气等化石原料，因此从长远来看，原料资源的供应是不可持续的，并且制氢过程具有大量污染物和CO2排放的缺点。因此，需要一种改善传统制氢技术，提高制氢效率并减少碳排放的方法（工艺简单，能耗低，易于分离氢以及基于易于捕获CO2的化学链）。 一、化学链制氢技术

化学链制氢反应器总共由三个反应器，一个燃料反应器，一个蒸汽反应器和一个空气反应器组成，并且在燃料反应器，燃料，氧气载体的所有步骤中都进行制氢和二氧化碳回收。化学链制氢的优势包括几个主要方面：（1）相对简单的设备，蒸汽转化器，氢气和CO2净化没有分离装置。（2）仅氧气载体1需要固体颗粒，并且常规的蒸汽重整过程应包括蒸汽重整，高温蒸汽变换剂，低温蒸汽变换催化剂和CO2吸附剂。 二、可再生能源制氢技术 1.电力电解水制氢技术 1.1传统水电解制氢

通过电解水产生氢是在电解槽中添加电解质，然后施加电流（直流电）使水分子解离，氢气沉积在负极上，氧气沉积在正极上。作为一种传统技术，电解水制氢设备简单，无污染。所产生的氢具有高纯度和低杂质含量，适用于各种情况。缺点是能量消耗高和制氢成本高。外国技术公司主要包括法国Mephy，美国Teledyne和Norwegian Nel。国内对此技术的研究主要包括中国船舶工业总公司718研究所，中国电力工业总公司，中国科学院大连化学研究所等。PEM纯水制氢工艺是一种纯净水电解制氢技术，它不含腐蚀性液体，易于操作和维护，成本低廉，将来需要中国发展。 1.2风电/光电电解水制氢

使用化石原料制氢具有能耗高，污染大，工艺流程长，氢气纯度低的缺点，因此电解制氢技术几乎零排放，产品纯度高。由于其优点，从电解水中生产氢气一直是该行业的主要研究之一。然而，由于使用电解水的氢生产消耗大量电力，因此在氢燃料电池车辆的最新发展中，将氢用于大规模氢生产以及低成本大规模氢生产是不经济的。在风能和太阳能制氢领域，德国首先引入了可再生能源来生产氢的概念，并将其转化为气体燃料技术（P2G）。许多国家，例如德国和美国，已开始对该技术的商业化进行早期探索。目前，欧洲有45个P2G项目正在运营中并且正在建设中。由于节省了化石资源，较低的发电成本和低碳的环境保护程序，因此产生了诸如风能和太阳能之类的过剩电力（即削峰用电和无法连接到电网以通过电解水产生氢的富电）的使用是当前并且在业界中被广泛认可的一种将电解水技术结合起来以实现大规模制氢的理想方法。

2.太阳能制氢技术

在使用可再生能源的制氢技术中，太阳能制氢是近年来研究人员一直在研究和开发的一种新技术。当前，利用太阳能产生氢的方法主要是通过水的太阳能热解来产生氢，通过日光催化分解水以产生氢的太阳能发电水以及产生氢的太阳能生物。

三、制氢技术产业发展前景分析

1.化石原料制氢技术成熟且占主导地位

从目前的氢消耗状态来看，它基本上全部用于氨合成，甲醇合成和精制化学加氢的生产过程中。用化石原料制氢有望继续成为大规模制氢的主要技术路线。但是，从长远来看，中国对石油和天然气资源的依赖性逐年增加，使用化石原料生产氢气（尤其是天然气）和重油（由于经济下滑而基本取消）但是，碳排放量也是不可持续原材料的来源。中国的煤炭资源相对丰富，但近年来，由国内大型炼油和化学工程支持的制氢装置通常使用煤炭生产氢气，但煤制氢生产路线消耗大量水。由于大量的碳排放，中国的社会经济清洁发展以及低碳发展，煤炭和天然气制氢受到限制，而炼油厂对制氢、丙烷脱氢、氯碱工业的副产品乙烷分解，乙烷来源广泛、环境友好、经济，焦炉煤气和氢气路线等副产品氢气的生产必将迅速发展。

2.化学链制氢技术的创新思想，亟待研究和调查

化学链制氢生产反应器的设计优化和性能关于优良氧载体的制备和化学链制氢生产原料的扩展，仍然存在许多研究问题，在工业化实现上还存在很大差距。但是，基于该技术的基本理论创新和工艺流程的能耗较低。 3.生物质制氢技术的发展缓慢，仍然需要解决许多技术问题

目前，生物质气化制氢，热解制氢，超临界水制氢，微生物分解生物质制氢技术等各种生物质制氢技术，特别是尚未达到成熟阶段的物料的生物质气化热解技术。经过多年的发展，技术进步缓慢，仍然需要更详细的研究和工艺优化。因此，将生物质用于制氢仍然引起工业关注。 结束语

氢燃料电池汽车被业内大多数人视为未来新能源汽车发展的最终模型。他们目前处于工业发展的初期。它们遍布制氢，制氢和运输，制氢站等行业。氢燃料电池随着汽车技术的发展和产业链的成熟，中国的氢消耗将继续增加。从可再生燃料制氢的不同过程的共存模式，互补利益以及多样化和共同发展。当前，各种可再生能源制氢技术的发展处于增长阶段。中国政府必须继续保持最高水平的国家设计和宏观指导，并为实施新能源制氢工业化项目提供适当的补贴和政策支持。国内科研院所需要加强与企业的技术研发合作，并加强对环境友好的低碳低成本新制氢技术的开发。通过政府，企业，科研机构等的共同努力，中国的制氢技术会取得长足的进步。 参考文献

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