氢能是一种二次能源,在人类生存的地球上,几乎没有现成的氢,因此必须将含氢物质加工后方能得到氢气。
最丰富的含氢物质是水(H2O),其次是各种矿物燃料(煤、石油、天然气、硫化氢)及各种生物质等。以下可以根据制氢能源、制氢原理对多种多样、丰富多彩的制氢方法进行分类:
1、根据制氢能源分类
化石能源:所有的化石能源都既可以直接制氢,也可以间接之制氢。目前,全世界氢气的主要来源是用化石能源制氢,其中主要是煤和天然气制氢。
可再生能源:可再生能源包括太阳能、生物质能、风能、水力能、地热能、海洋能源等。
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太阳能是最活跃的制氢介质,有很多种方法制氢,既可以直接制氢,也可以间接制氢。有水和太阳就能制得氢。
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生物质能也是可以多途径制氢的介质,既可以直接制氢,也可以间接制氢,由于生物质生长过程中吸收的CO2与其制氢过程中释放的CO2相当,因此备受重视。
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风能、水能、地热能和海洋能(不包括海洋植物)只能通过间接制氢,即先发电,再用电解水制氢。
核能:与太阳能一样,可以直接或间接制氢。
几乎所有的能源载体都可以制氢。
电是最重要的能源载体,电解水制氢是非常重要的工业制氢方法。汽油、柴油、甲醇、氨气等既是能源载体,也是重要的氢的载体。
工业制氢方法框图
化石能源煤、石油和天然气制氢途径最多,可以直接制得氢气,也可以先发电再制氢,还可以制成其他化合物(如汽柴油、甲醇)后再制氢。
可再生能源中太阳能、生物质能和新能源核能则可以直接制氢或者先发电再制氢。
风能、水力能、地热能和海洋能(不包括海洋植物)则只能先发电再电解水制氢。
左下框的物质都和氢一样是能源载体,由它们可以直接制取氢气。
电也是能源载体,不仅可以由电制氢(PTG),也可以由氢气发电(GTP)。
2、根据制氢原理分类
制氢方法 |
原理 |
特点 |
热化学方法 |
用热量破坏现成化合物中的键能,使其重组为氢分子 |
96~97%的氢气由化石能源的热化学方法制造 |
电化学方法 |
用电能破坏现成化合物中的键能,使其重组为氢分子 |
电的来源广泛,生成的氢纯度高 |
等离子体法 |
用电能将现成化合物制成等离子体、破坏其原有键能,使其重组为氢分子 |
使含氢化合物形成等离子体,以提高产氢量 |
生物法 |
通过光合作用,在太阳光的参与下,将空气中的CO2变成含氢的生物;或通过细菌的作用将水分解为氢和氧 |
反应温和、对环境无影响,是大自然的重要循环 |
光化学法 |
通过光的作用,在催化剂的参与下,将水变成氢和氧 |
反应温和、对环境无影响,离产业化有距离 |
参考资料:《制氢工艺与技术》,来源化说氢能
原文始发于微信公众号(艾邦氢科技网):制氢方法分类(能源、原理)