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1、2020/9/1,應用電化學,1,殷金昌 安理大應化系 Tel:13635548216,,燃料電池與制氫,2020/9/1,應用電化學,2,一.前言,1.1 氫氣的發(fā)現,2020/9/1,應用電化學,3,1.2 氫能源----二次能源,氫能具有能夠解決化石燃料燃燒所帶來的的許多環(huán)境問題的潛力，氫能的研究既具挑戰(zhàn)，也是一個重要的機遇。 近年來，有關氫能的研究和調查也日益增加，美國能源部門已經大力提倡研究和調查有關氫能源的發(fā)展。,2020/9/1,應用電化學,4,1.3 氫能源系統(tǒng),氫能源系統(tǒng)的發(fā)展主要研究： 氫氣來源、氫氣生產、氫氣分離、氫氣貯存、氫氣利用與燃料電池、氫氣傳感器與
2、安全方面以及基礎設施結構和科學技術標準化。 氫氣的制造成為系統(tǒng)中一個重要環(huán)節(jié),2020/9/1,應用電化學,5,1.4 燃料電池,五種主要燃料電池 堿性燃料電池、磷酸燃料電池、 熔融碳酸鹽燃料電池 (MCFC) 、固體氧化物燃料電池（SOFC） 、質子交換膜燃料電池（PEMFC） 在這五種燃料電池中SOFC和PEMFC 是最有發(fā)展?jié)摿Φ娜剂想姵亍?2020/9/1,應用電化學,6,二、制氫途徑的選擇,2.1 制氫途徑,氫氣能夠產生于： 煤的氣化或碳化 天然氣或丙烷氣的蒸汽重組、部分氧化、自熱重組或原生質重組 石油成分循環(huán)脫氫與芳構化、氧化蒸汽轉變或熱解 生物質的氣化、蒸汽重組或生物轉化 水
3、的電分析、光催化轉化或化學催化轉化。,2020/9/1,應用電化學,7,2020/9/1,應用電化學,8,2.2化合物產氫,有機化合物（主要） 天然氣或煤中合成的甲醇 通過谷物或生物質生物發(fā)酵產生的乙醇 一些糖類或碳水化合物 含氫無機化合物(特別的) 氨氣和硫化氫,2020/9/1,應用電化學,9,2.3氫氣的分離,一、控制壓力除去CO2 二、使用薄膜分離氣體 氣體擴散膜 離子導電膜 催化膜,2020/9/1,應用電化學,10,三、燃料電池與制氫途徑,3.1 制氫,老工藝： 煤或天然氣的氣化重整 新方法： 富CO氣化制氫 硫化物催化劑水氣轉移法制氫 LTWGS方法從氣體混合物中分離CO2
4、,2020/9/1,應用電化學,11,3.2 燃料電池影響制氫,燃料電池能將化學能直接轉換為電能，它比傳統(tǒng)的燃燒或熱能轉換系統(tǒng)更加有效，也是有效、清潔、可持續(xù)發(fā)展的重要新方式。 最原始的燃料電池裝置是英國科學家Sir William Grove 在1839年發(fā)明的，這一裝置被認為是21世紀最有前景的能源轉換裝置。,2020/9/1,應用電化學,12,工業(yè)上，傳統(tǒng)的方法是使用煤來制造氫氣，這種方法制造的H2已經不適用于燃料電池了，需要制造更優(yōu)異的制氫途徑。 采用質子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池也需要制造出低硫含量、高純度的H2，因此需要采用更具有潛力的氫氣制造新方法。,2020/9/1,應用電化學,13,高溫和低溫下氣相、液相、固相燃料電池的燃料處理,2020/9/1,應用電化學,14,電池板上氣相或液相碳氫燃料與乙醇燃料低溫下產氫過程,2020/9/1,應用電化學,15,PEMFC燃料處理與氫能利用,2020/9/1,應用電化學,16,四.總結,1、在氫能源發(fā)展中制氫是一個非常重要的話題，我們需要牢記氫氣是能量載體而并非能源。 2、氫的來源 3、相對有競爭力的產氫途徑依賴于生產規(guī)模、H2純度要求和能量資源的利用。 4、氫能源系統(tǒng) 5、能源是經濟發(fā)展的基礎，沒有能源工業(yè)的發(fā)展就沒有現代文明。 氫能源和燃料電池將是能源利用的新方向。,
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