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氫能源制備方法研究與與思考
（作者未知） 2012/5/7
內容概要：氫能作為一種人類所期待的清潔的二次能源，具有資源豐富，潔凈能源，發(fā)熱值高，可儲能源等優(yōu)點。氫能源的研究，開發(fā)和利用正受到越來越廣泛的重視，在21世紀中期，氫能源有可能將取代石油，成為使用最廣泛的燃料之一。但是如今，氫能源正處于技術開發(fā)階段，雖然地球上氫元素含量十分豐富，但是游離的分子氫卻十分的稀少。氫一般以化合物的形態(tài)存在于水，生物質和礦物質燃料中，要從這些物質中獲得氫，需要消耗大量的能量，要實現氫能源大規(guī)模的制取，重要的是找到一種簡單廉價低耗能的制取氫能源的方法和途徑。
關鍵字: 氫能源 制備 簡單 廉價 低耗能
隨著人類社會能源供求矛盾的加劇和化石燃料的造成的對環(huán)境的威脅，對新的二次能源的開發(fā)日益迫切。氫能就是一種人類所期待的清潔的二次能源。燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃燒的產物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，氫氣可以由水制取，而水是地球上最為豐富的資源。氫具有氣液固三相狀態(tài)，便于儲運。
但是，如今現階段氫能源還處于技術開發(fā)階段，通常人們所指的氫能，是指游離的分子氫所具有的能量，雖然地球上氫元素含量十分豐富，這種氫元素往往以化合物的形態(tài)存在于水、生物質和礦物燃料中，不能直接獲取游離氫分子及其具有的能量。只有制取出游離的氫分子，才能獲得這種高效清潔的二次能源氫能源，但是游離態(tài)的氫分子在地球中存在十分的稀少，要獲得氫能源，就必須從氫的化合物中制備出游離的氫分子。
制備氫的過程是耗能的過程，如果消耗的能量比制備出來的氫能還多，那么制取氫能是得不償失的。為了大規(guī)模的制取氫，需要尋找一種簡單廉價低耗能的方法。
氫氣的制備方法有：1、電解水制氫 2、水煤氣法制氫 3、由石油熱裂的合成氣和天然氣制氫 4、焦爐煤氣冷凍制氫 5、電解食鹽水的副解氫 6、釀造工業(yè)副產 7、鐵與水蒸氣反應制氫。
近年來，各國科學家研究出了一些制取氫的新方法，我國科學家也試驗出一些制取氫的新方法，這些新方法如下：1、用氧化亞銅作催化劑從水中制氫 2、用新型的鉬的化合物從水中制氫 3、用光催化劑反應和超聲波照射把水完全分解的方法 4、陶瓷跟水反應制氫 5、甲烷制氫氣 6從微生物中提取的酶制氫氣 7、從細菌制氫氣 8、用綠藻生產氫氣 9、有機廢水發(fā)酵法生物制氫氣。
電解水制氫：水電解制氫是有很長歷史的目前應用較廣且比較成熟的方法之一。水為原料制氫過程是氫與氧燃燒生成水的逆過程，因此在理論上可以利用外加電能使水分解。水電解過程就是在直流電通過導電水溶液使水分解成氫氣和氧氣，理想狀態(tài)下制氫的電能消耗為32.9kW*h/kg.一般能量效率為70%左右。工藝過程簡單，無污染，但消耗電量大，因此其應用受到一定的限制。利用電網峰谷差電解水制氫，作為一種貯能手段也具有特點。我國水力資源豐富，利用水電發(fā)電，電解水制氫有其發(fā)展前景。太陽能取之不盡，其中利用光電制氫的方法即稱為太陽能氫能系統(tǒng)，國外已進行實驗性研究。隨著太陽電池轉換能量效率的提高，成本的降低及使用壽命的延長，其用于制氫的前景不可估量。隨著氫能應用的逐步擴大，水電解制氫方法必將得到發(fā)展。
甲烷或碳與水蒸氣反應制氫：采用煤、石油和天然氣等化石燃料。在一定溫度下與水蒸氣發(fā)生催化反應，可以產生氫氣。由于制氫反應都是吸熱反應，需要熱量，所以要加外部熱源。
生物質制氫：生物質資源豐富，是重要的可再生能源。生物質可通過氣化和微生物制氫。其中生物質氣化制氫是將生物質原料如薪柴、麥秸、稻草等壓制成型，在氣化爐（或裂解爐）中進行氣化或裂解反應可制得含氫燃料。我國在生物質氣化技術領域的研究已取得一定成果，在國外，由于轉化技術的提高，生物質氣化已能大規(guī)模生產水煤氣，其氫氣含量大大提高。另一種生物質制氫是微生物制氫，微生物制氫技術亦受人們的關注。利用微生物在常溫常壓下進行酶催反應可制得氫氣。生物質產氫主要有化能營養(yǎng)微生物產氫和光合微生物產氫兩種。屬于化能營養(yǎng)微生物的是各種發(fā)酵類型的
一些嚴格厭氧菌和兼性厭氧菌）發(fā)酵微生物放氫的原始基質是各種碳水化合物、蛋白質等。目前已有利用碳水化合物發(fā)酵制氫的專利，并利用所產生的氫氣作為發(fā)電的能源。光合微生物如微型藻類和
光合作用細菌的產氫過程與光合作用相聯系，稱光合產氫。
熱化學制氫：從水中制氫，也可以通過高溫化學的方法進行，在氧化物體系、鹵化物體系、含硫體系和雜化物體系為中間載體物料，這些體系只是反應的中間媒介，它在反應中并不消耗，僅參加反應。為了防止和氧氣反應生成新的氧化物，一般采用快速冷卻的方法，使其冷卻為固體（未完，下一頁）
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