“氢”的发现 

早在16世纪,瑞士科学家帕拉塞尔就发现,当铁加入硫酸中时,会产生一种特殊的气体。1766年,英国化学家和物理学家卡文迪许(Cavendish)用各种金属重复了西沙群岛的实验,收集氢气并研究其性质。因此,人们把氢的发现归功于卡文迪许,这是化学史上的一项重要成就。 

物理性质 

氢是一种无色、无味、密度比空气小的气体。在所有的气体中,氢的密度小。一标准升氢气的质量为0.089克,比同等体积的空气轻得多。在室温下,氢气的性质非常稳定,不容易与其他物质发生反应,但当条件发生变化时(如点火、加热、使用催化剂等),情况就会发生变化。如果空气中氢气的体积分数是4%-75%,当它遇到明火时就会引起。 

在工业上的分类 

在工业上,根据中国国家标准《工业氢》GB/T3634-1995,氢气可分为高纯氢(99.999%)、纯氢(99.99%)、普通氢(99.9%)三种。连月生产的氢气主要是高纯氢气,通过专业的第三方检测,连月氢气产品的各项检测结果均优于国家标准。 

氢气的制取方法 

氢是一种二次能源,不能直接从自然界获得,需要从一次能源中转化。工业上,常见的制氢方法包括天然气重整(SMR)、甲醇裂解(MC)和电解(工业副产品)(Off Gas)。目前,公司熟悉上述制氢方法,包括天然气制氢,并拥有大量的技术诀窍,可长期保持设备稳定高效运行。 

1.天然气重整制氢(SMR) 

(1)工艺描述:天然气经过压缩,进入转化炉加热,而后进入反应炉,在催化剂的作用下,发生蒸汽转化反应和一氧化碳变换反应,产生含氢量约为70~90%的混合气,经过变压吸附提纯得到不同纯度的氢气产品。 

(2)反应公式:CH4 + H2O→ CO ↑+ 3H2↑       CO + H2O→ CO2 ↑+ H2↑ 

(3)适用规模:2000-10000Nm3/h 

(4)特点:工艺稳定,适合大规模制氢;前期投资较大,成本稳定(管道天然气);天然气既作原料,又做燃料。 

2.甲醇裂解制氢(MC) 

(1)工艺描述:按照一定比例配制的甲醇与脱盐水混合后,在一定的温度、压力条件下通过催化剂作用,同时发生催化转化反应和一氧化碳变换反应,终生成氢气。产生的氢气经过变压吸附提纯可以得到不同纯度的氢气产品。 

(2)反应公式:CH3OH + H2O →3H2↑ + CO2↑ 

(3)适用规模:300-3000Nm3/h 

(4)特点:工艺稳定,适合中等规模制氢;开关机灵活;前期投资较小,但甲醇价格波动较大。 

3.水电解制氢(Electrolysis) 

(1)工艺描述:将原料水(纯水)送入电解槽,由电解槽在直流电的电解下产生氢气及氧气。产生的氢气经过变压吸附提纯可以得到不同纯度的氢气产品。 

(2)反应公式:2H2O→2H2↑+O2↑ 

(3)适用规模:20-200Nm3/h 

(4)特点:工艺简单,但只适合小规模制氢;制氢成本高;公认纯净的制氢方式。 

4.工业副产氢(Off Gas) 

(1)工艺描述:将工业副产尾气(含氢量75%~98%),经过变压吸附提纯可以得到不同纯度的氢气产品。 

(2)适用规模:1000-10000Nm3/h 

(3)特点:工艺稳定,适合各种规模的制氢;氢气产品纯度高,杂质少;受上游生产影响程度较大。 

氢气的储运方式 

当前,氢气产品的商业化储存方式主要是气态储氢,液氢只能用于行业。目前主流的储氢载体为钢瓶和鱼束车,公司拥有鱼束车超多150台,配送能力超过300,000 Nm?/d 。 

氢气的相关应用 

由于氢气的诸多特点,氢气在我们的日常生活应用十分。氢气的应用主要分为两个方面,一个是在传统行业作为原材料使用,另一个是在氢能与燃料电池行业作为能源使用。 

1.传统行业 

氢气作为一种工业气体,在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着的应用。如在炼油工业中,氢气被用于燃料油、石油炼制等的加氢精制来提高油品的质量。在玻璃制造的高温加工过程及电子微芯片的制造过程中,在保护气中加入氢气以去除残余的氧,防止氧化的发生。 

2.氢能与燃料电池行业 

在氢能与燃料电池领域方面,氢气作为绿色无污染的新能源燃料,主要应用在交通领域,如氢燃料电池汽车、氢燃料电池船舶、氢动力航空等方面。其中,氢燃料电池乘用车、公交车、叉车已经投入市场。如北上广深等大城市均投入使用氢燃料电池公交车,行驶过程中无二氧化碳排放,比传统汽油内燃机车更环保。 

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