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电解煤水制氢技术的6个特点

来源:富氢水杯厂家 编辑:James&Ani 时间:2019-01-12 09:46:09

电解煤水制氢技术着重研究用少量的电能利用阳极催化剂直接电解煤水制高纯氢气,无论从煤炭的清洁利用还是廉价新能源氢的开发方面都是极具应用前景的一种新的制氢方法。

电解煤水制氢技术的6个特点

电解煤浆制氢技术有以下主要特点:

(1)电解效率高,用电量少

目前常规的制氢技术之一是电解水制氢,传统电解水的理论分解电位为1.23V,实际电解过程中需要1.6~2.2V的外加电压;电解煤水氢反应的理论电位仅为0.21V,实际电解过程中只需要0.7~1.1左右的电压,各种固体燃料(包括烟煤、褐煤、油页岩)在该反应系统中均可在11以下,按消耗的电能计算,相同的氢气产量,电解煤水制氢仅需要传统电解水1/3~1/2的电能,煤是水电解的阳极去极化剂,因此电解煤水制氢所需的能量远比电解水的低。这就大大降低了电解制氢的成本,为煤水电解制氢的实用进程奠定了理论基础。

(2)降低CO2引起的温室效应

煤中的主要元素为碳,但电解制氢过程中,阳极气与阴极气量之比远小于1/2,说明生成CO2反应仅为阳极氧化反应的部分,C并没有被彻底氧化生成CO2气体,有相当一部分碳元素在电解氧化过程中被氧化生成中间有机产物残留在溶液中因此与传统的煤炭燃烧相比生成的CO2少,降低了煤炭燃烧过程中CO2引起的温室效应。同时产生的CO2不像燃烧产生的那样排空,可收集作为化工原料利用。

(3)环境污染小

煤中含有一定量的氮、硫等杂质元素,煤燃烧时,会产生气态氮氧化物和硫氧化物而造成环境污染。而在煤水电解制氢的过程中,氮硫元素被氧化为相应的氧化物和酸留在电解液中,并没有氮、硫的氧化物气体产生,从而大大减少了由于煤炭燃烧所造成的酸雨现象,极大程度地减少环境污染。

(4)气体产物无须分离

煤水电解制氢在阴极产生纯净的氢气,产氢电流效率一般为100%阳极产生CO2,二者在制备过程中可以分开收集,不需要纯化和分离氢的装置和设备,这就简化了煤炭高温裂解生成气体时所需的分离工艺,降低了成本。此外通过控制阳极电位,阳极可以得到甲醇等有机小分子化合物,为直接甲醇燃料电池提供了原料。电解煤水后的电解液中,含有丰富的有机物质,电解液经初步浓缩后,可用作液体燃料。

(5)设备简单,条件温和

和煤炭高温气化制氢相比,电解煤水制氢所需要的工艺设备简单,条件温和,这也大大降低了制氢成本.

(6)装置小型化

煤水电解制氢的装置可以小型化,电解煤水阴极得高纯氢气,可为 PEMFC提供原料,能与家用和军用数干瓦的 PEMFC(燃料电池堆)堆组合,实现分布式电站的理想。这种分布式电站不需要远距离输配电设备,减少输电损失,提高能源利用率,并且降低污染,二氧化碳排放量小,维护费用低。

我国煤炭资源丰富,这一新型制氢技术不仅可以清洁、高效地利用煤炭资源,极大程度地减少环境污染,并且可以减少对其他国家燃料的依赖性,加强国家保障。另外也可在水力发电用电低潮及大城市电网“波谷”时储备能量,作为城市交通所用的燃料电池汽车的氢源(加氢站)。所以煤浆电解制氢具有其他制氢方法无法比拟的优点。

据报道美国已在新墨西哥州采用此种方法建立了一座年产300万立方米氢气的工厂。后来证明这是误传。这表明煤浆电解制氢离工业化还有相当距离,还有不少问题需要解决。

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