氫氣用作汽車能源的主要問題,成本高。地球上氫氣儲量固然豐富。 但以目前的技術(shù),制取氫的成本太高。用電解水的方法制取氫,是目前工業(yè)上主要的生產(chǎn)氫氣的方法,如果用這種方法制取氫氣,再把氫氣用作汽車燃料,從能源效率上來講是不合算的。儲帶不便。氫氣在汽車上的儲帶十分不便。氣態(tài)儲帶,能量密度低的缺點(diǎn)很突出,如果要求氫氣汽車與汽油汽車保持同樣的行駛里程,則儲氣罐的體積約為汽油油箱的20倍;這對解決必要的行駛里程相當(dāng)困難;液態(tài)儲帶要求-253℃的溫,需要采用隔熱的油箱,且有蒸發(fā)損失,成本很高;金屬氫化物儲帶(即氣態(tài)氫在200~250個大氣壓下與某種金屬化合,形成幾毫米大小的固體金屬氫化物,把這種金屬氫化物帶在汽車上,使用時將其加熱分解,釋放出氫氣供內(nèi)燃機(jī)燃燒,剩余金屬可再次與氫氣化合,循環(huán)使用)方式進(jìn)展較大,似有更好的前景。動力性較差。氫氣雖然熱效率高,但其密度很小,在氣缸中將擠占相當(dāng)一部分容積,影響空氣量,反過來也影響了氫氣量。此外,氫的單位質(zhì)量熱值雖然高,但單位容積熱值低。這都會影響氫氣發(fā)動機(jī)的動力性。根據(jù)站內(nèi)氫氣儲存相態(tài)不同,加氫站又分為氣氫加氫站和液氫加氫站。安徽氣態(tài)氫氣運(yùn)輸方式
“氫”的發(fā)現(xiàn)早在16世紀(jì),瑞士科學(xué)家帕拉塞爾斯發(fā)現(xiàn)把鐵放入硫酸中,會產(chǎn)生一種特殊的氣體。1766年,英國化學(xué)家和物理學(xué)家卡文迪許使用多種金屬重復(fù)了帕拉塞爾斯的實(shí)驗(yàn),將氫氣收集起來并研究其性質(zhì)。因此,在化學(xué)史上,人們把氫元素的發(fā)現(xiàn)這一項重大成就,主要?dú)w功于卡文迪許。在工業(yè)上的分類工業(yè)上,根據(jù)中國國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)氫》GB/T3634-1995,氫氣可分為高純氫(99.999%)、純氫(99.99%)、普氫(99.9%)三種。天然氣重整制氫(SMR),工藝描述:天然氣經(jīng)過壓縮,進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐加熱,而后進(jìn)入反應(yīng)爐,在催化劑的作用下,發(fā)生蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)和一氧化碳變換反應(yīng),產(chǎn)生含氫量約為70~90%的混合氣,經(jīng)過變壓吸附提純得到不同純度的氫氣產(chǎn)品。反應(yīng)公式:CH4+H2O→CO↑+3H2↑CO+H2O→CO2↑+H2↑,適用規(guī)模:2000-10000Nm3/h,特點(diǎn):工藝穩(wěn)定,適合大規(guī)模制氫;前期投資較大,成本穩(wěn)定(管道天然氣);天然氣既作原料,又做燃料。遼寧氫氣運(yùn)輸價格比較傳統(tǒng)行業(yè)氫氣作為工業(yè)氣體,在石油化工、電子工業(yè)、冶金工業(yè)、浮法玻璃、航空航天等方面有著很大的應(yīng)用。
運(yùn)輸成本通過建立加氫站氫氣運(yùn)輸成本模型進(jìn)行分析,結(jié)果表明上海大規(guī)模氫氣運(yùn)輸?shù)拈L管拖車運(yùn)輸成本為·kg-1,液氫運(yùn)輸成本為·kg-1,管道運(yùn)輸成本為6元·kg-1。氫氣液化能耗占自身低熱值30%以上,約為壓縮能耗的3倍左右,但氣態(tài)氫氣運(yùn)輸能耗高于液氫運(yùn)輸能耗。運(yùn)輸中盡管存在如高壓、液氫蒸發(fā)以及氫脆等安全風(fēng)險,但都可通過設(shè)計、規(guī)范等措施避免。根據(jù)分析結(jié)果,對于上海近期千輛級規(guī)模燃料電池汽車的發(fā)展計劃,長管拖車輸送氫氣是方案。為促進(jìn)燃料電池汽車的發(fā)展,上海必須建立與之發(fā)展相適應(yīng)的氫基礎(chǔ)設(shè)施(加氫站)。加氫站按制氫地點(diǎn)可分為外供氫加氫站和站內(nèi)制氫加氫站,而對于外供氫加氫站,氫氣的運(yùn)輸是重要的一環(huán)。氫氣的運(yùn)輸方式是多樣的,且每種運(yùn)輸方式的應(yīng)用場合、成熟程度、使用成本等都不相同,因此需要進(jìn)行比較,根據(jù)實(shí)際情況研究合理的運(yùn)輸方式,以有效促進(jìn)上海氫基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展。氫氣運(yùn)輸方式,按照輸送時氫氣所處狀態(tài)的不同,氫氣的運(yùn)輸方式可分為:氣態(tài)氫氣(GH2)輸送、液態(tài)氫氣(LH2)輸送和固態(tài)氫氣(SH2)輸送。前兩者將氫氣加壓或液化后再利用交通工具運(yùn)輸,是目前加氫站正在使用的方式。固態(tài)氫氣輸送通過金屬氫化物進(jìn)行輸送,迄今尚未有固態(tài)氫氣輸送方式。
電池工作時,向氫電極供應(yīng)氫氣,同時向氧電極供應(yīng)氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下,通過電解質(zhì)生成水。這時在氫電極上有多余的電子而帶負(fù)電,在氧電極上由于缺少電子而帶正電。接通電路后,反應(yīng)過程就能連續(xù)進(jìn)行。工作時向負(fù)極供給燃料(氫),向正極供給氧化劑(氧氣)。氫在負(fù)極上的催化劑的作用下分解成正氫離子和電子。氫離子進(jìn)入電解液中,而電子則沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上。氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過程。多種儲存方式各有利弊氫燃料以何種形態(tài)裝載汽車上是個大問題,安全性能、能源密度等都是評價其性能的重要指標(biāo)。氫氣是世界上已知的密度**小的氣體,氫氣的密度只有空氣的1/14。
必須使氫的能量密度更高才能用于運(yùn)輸。有三種方法可以做到這一點(diǎn)。氫可以被壓縮,液化或化學(xué)結(jié)合。在相同能量下,壓縮到800個大氣壓的氫氣所占體積比汽油大3倍。如果車輛要攜帶足夠的氫氣以實(shí)用,則必須達(dá)到此密度。每平方英寸800巴的壓力達(dá)到6噸或12,000磅。將這種壓力容納在輕型罐中非常困難。災(zāi)難性坦克故障釋放的能量與相等重量的一樣多。由度鋼制成的儲罐重量是其所含氫的100倍。使用鋼制儲罐的卡車或汽車不切實(shí)際,因?yàn)閮薜闹亓繋缀跏擒囕v的重量。由碳纖維制成的高壓氫氣罐可能是一種解決方案。碳纖維是用于飛機(jī)和體育用品的材料。典型的18輪半卡車載有兩個90加侖的油箱,可行駛750英里。典型的4缸轎車具有18加侖的油箱,可行駛575英里。氫能尚不具備應(yīng)用于儲能領(lǐng)域的條件。貴州氫氣運(yùn)輸概念
100kg以上的氫氣輸運(yùn)方法主要是長管拖車、氣體管道、液態(tài)氫氣。安徽氣態(tài)氫氣運(yùn)輸方式
氫氣發(fā)生器是如何產(chǎn)生氫氣的,它主要有兩種不同的工作原理,富氫堂針對這兩種不同工作原理進(jìn)行簡易的比較。純水電解制氫把滿足要求的電解水(電阻率大于1MΩ/cm,電子或分析行業(yè)用的去離子水或二次蒸餾水皆可)送入電解槽陽極室,通電后水便立刻在陽極分解:2H2O=4H++2O-2,分解成的負(fù)氧離子(O-2),隨即在陽極放出電子,形成氧氣(O2),從陽極室排出,攜帶部份水進(jìn)入水槽,水可循環(huán)使用,氧氣從水槽上蓋小孔放入大氣。氫質(zhì)子以水合離子(H+?XH2O)形式在電場力的作用下,通過SPE離子膜,到達(dá)陰極吸收電子形成氫氣,從陰極室排出后,進(jìn)入氣水分離器,在此除去從電解槽攜帶出的大部分水份,含微量水份的氫氣再經(jīng)干燥器吸濕后,純度便達(dá)到。堿液電解制氫這個工作原理是傳統(tǒng)隔膜堿液電解法。電解槽內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)是為氫氧化鉀水溶液,兩極室的分隔物是為航天電解設(shè)備用質(zhì)量隔膜,與端板合為一體的耐蝕、傳質(zhì)良好的格柵電極等組成電解槽。向兩極施加直流電之后,水分子在電解槽的兩極立刻發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。安徽氣態(tài)氫氣運(yùn)輸方式