怎樣制造氫氣？

【專家解說】：工廠生產(chǎn)方法有： 1、電解水制氫． 水電解制氫是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，因此只要提供一定形式一定能量，則可使水分解。提供電能使水分解制得氫氣的效率一般在75-85％，其工藝過程簡單，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(wǎng)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(zhuǎn)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。同時，太陽能、風能及海洋能等也可通過電制得氫氣并用氫作為中間載能體來調(diào)節(jié)，貯存轉(zhuǎn)化能量，使得對用戶的能量供應更為靈活方便。供電系統(tǒng)在低谷時富余電能也可用于電解水制氫，達到儲能的目的。我國各種規(guī)模的水電解制氫裝置數(shù)以百計，但均為小型電解制氫設(shè)備，其目的均為制提氫氣作料而非作為能源。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。 2、礦物燃料制氫 以煤、石油及天然氣為原料制取氫氣是當今制取氫氣是主要的方法。該方法在我國都具有成熟的工藝，并建有工業(yè)生產(chǎn)裝置。 （1）煤為原料制取氫氣 在我國能源結(jié)構(gòu)中，在今后相當長一段時間內(nèi)，煤炭還將是主要能源。如何提高煤的利用效率及減少對環(huán)境的污染是需不斷研究的課題，將煤炭轉(zhuǎn)化為氫是其途徑之一。 以煤為原料制取含氫氣體的方法主要有兩種：一是煤的焦化（或稱高溫干餾），二是煤的氣化。焦化是指煤在隔絕空氣條件下，在90－1000℃制取焦碳副產(chǎn)品為焦爐煤氣。焦爐煤氣組成中含氫氣55-60％（體積）甲烷23-27％、一氧化碳6-8％等。每噸煤可得煤氣300－350m3，可作為城市煤氣，亦是制取氫氣的原料。煤的氣化是指煤在高溫常壓或加壓下，與氣化劑反應轉(zhuǎn)化成氣體產(chǎn)物。氣化劑為水蒸汽或氧所（空氣），氣體產(chǎn)物中含有氫有等組份，其含量隨不同氣化方法而異。我國有大批中小型合成氫廠，均以煤為原料，氣化后制得含氫煤氣作為合成氨的原料。這是一種具有我國特點的取得氫源方法。采用OGI固定床式氣化爐，可間歇操作生產(chǎn)制得水煤氣。該裝置投資小，操作容易，其氣體產(chǎn)物組成主要是氫及一氧化碳，其中氫氣可達60％以上，經(jīng)轉(zhuǎn)化后可制得純氫。采用煤氣化制氫方法，其設(shè)備費占投資主要部分。煤地下氣化方法近數(shù)十年已為人們所重視。地下氣化技術(shù)具有煤 資源利用率高及減少或避免地表環(huán)境破壞等優(yōu)點。中國礦業(yè)大學余力等開發(fā)并完善了"長通道、大斷 面、兩階段地下煤氣化"生產(chǎn)水煤氣的新工藝，煤氣中氫氣含量達50％以上，在唐山劉莊已進行工業(yè)性試運轉(zhuǎn)，可日產(chǎn)水煤氣5萬m3，如再經(jīng)轉(zhuǎn)化及變壓吸附法提純可制得廉價氫氣，該法在我國具有一定開發(fā)前景．我國對煤制氫技術(shù)的掌握已有良好的基礎(chǔ)，特別是大批中小型合成氨廠的制氫裝置遍布各地，為今后提供氫源創(chuàng)造了條件。我國自行開發(fā)的地下煤氣化制水煤氣獲得廉價氫氣的工藝已取得 階段成果，具有開發(fā)前景，值得重視。 （2）以天然氣或輕質(zhì)油為原料制取氫氣 該法是在催化劑存在下與水蒸汽反應轉(zhuǎn)化制得氫氣。主要發(fā)生下述反應： CH4＋H2O→CO＋H2 CO＋H2O→COZ＋HZ CnH2h＋2＋Nh2O→nCO＋（Zh＋l）HZ 反應在800-820℃下進行。從上述反應可知，也有部分氫氣來自水蒸汽。用該法制得的氣體組成中，氫氣含量可達74％（體積），其生產(chǎn)成本主要取決于原料價格，我國輕質(zhì)油價格高，制氣成本貴，采用受到限制。大多數(shù)大型合成氨合成甲醇工廠均采用天然氣為原料，催化水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的工藝。我國在該領(lǐng)域進行了大量有成效的研究工作，并建有大批工業(yè)生產(chǎn)裝置。我國曾開發(fā)采用間歇式天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝，制取小型合成氨廠的原料，這種方法不必用采高溫合金轉(zhuǎn)化爐，裝置投資成本低。以石油及天然氣為原料制氫的工藝已十分成熟，但因受原料的限制目前主要用于制取化工原料。 （3）以重油為原料部分氧化法制取氫氣 重油原料包括有常壓、減壓渣油及石油深度加工后的燃料油，重油與水蒸汽及氧氣反應制得含氫 氣體產(chǎn)物。部分重油燃燒提供轉(zhuǎn)化吸熱反應所需熱量及一定的反應溫度。該法生產(chǎn)的氫氣產(chǎn)物成本 中，原料費約占三分之一，而重油價格較低，故為人們重視。我國建有大型重油部分氧化法制氫裝置，用于制取合成氫的原料。