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三、氢气分类
双击自动滚屏 发布者:zq1229 发布时间:2020/5/9 22:55:21 阅读:210次 【字体:
 

二、氢气分类

3.1绿氢,蓝氢和灰氢

3.3.1灰氢、蓝氢和绿氢
氢是宇宙中最为丰富的元素。作为能源,氢有两个极具竞争力的特征:高能量密度,单位质量的热值约是煤炭的4倍,汽油的3.1倍,天然气的2.6倍;可存储且无碳,相比电力可以实现跨时间及地域的灵活运用。因此,在全球能源转型过程中,氢是最佳的碳中和能源载体。
氢气可广泛从水、化石燃料等含氢物质中制取,但能够提供全程无碳的技术路线是有限的。

绿色

氢气可以通过使用可再生电力或核能来生产,但依赖可再生能源发电成本的大幅下降;

蓝色氢气可以由煤或天然气等化石燃料制得,并将二氧化碳副产品捕获、利用和封存(CCUS),从而实现碳中和;

灰色氢气可以由以焦炉煤气、氯碱尾气为代表的工业副产气制取,可利用规模偏小仅适合市场启蒙阶段使用。
    目前,工业中产生的氢气主要还是碳基(灰氢)。随着时间的推移,制氢面临的挑战将是实现无碳或碳中性(绿色或蓝色氢)的技术来替代,其仍处于技术成熟的早期阶段,面临技术曲线的“死亡之谷”区间——已经过技术验证,正在实施小规模的试验,亟需这些技术以更大的规模推广应用,这样才有助于降低生产成本,并产生经济效益。
日前,世界能源理事会发布的《氢能—工业催化剂(加速世界经济在2030年前实现低碳目标)》认为:蓝色氢可以减少排放,推动建立氢能经济。
——通过捕获和储存制造过程中排放的二氧化碳而获得的蓝色氢气提供了一种更快地减少排放的方法。我们的模型研究表明,带有CCUS的化石能源制氢已接近商业应用水平。如果碳交易(ETS)价格上涨到30欧元/吨左右,并且可以建成适当的运输和储存设施,蓝色氢气可能在未来几年而不是几十年内成为一种可行的选择。
——到2050年实现无碳经济很可能需要以氢为基础的技术,工业应用是启动氢经济的“主战场”。使用CCUS使基于化石能源制氢过程碳中性,可以及时和低成本地显著减少工业碳排放。更为重要的是,蓝氢有助于为绿色氢经济做好准备。如果从灰色到蓝色的过渡允许生产和使用更多的氢,那么可以建立工业氢经济的关键基础设施和供应链,如开发氢运输网络(管道,港口,船舶等)。氢能将沿着从灰色到蓝色再到绿色的路径,成为发挥碳中性分子作用最富成效的技术方案。
——蓝色氢气不是绿色氢气的替代品,而是一种必要的技术过渡,可以加速社会向绿色氢气的过渡。然而,为了使蓝色氢气生产变得切合实际,政府必须起草氢能发展战略,明确其社会可接受性,制定运输和储存价格体系,并在必要的时候将其纳入支持低碳技术发展的财政计划。
目前,全球碳捕捉与封存量仅相当于全部排放量的0.1%,全部18个项目分布在6个国家总容量约3200万吨。其中,美国超过2000万吨。国际能源署预计,要实现全球控温2度目标,需要封存至少1000亿吨二氧化碳(累积到2060年),约17%的减排来自碳捕捉封存技术。

3.3.2“蓝氢”、“绿氢”生产及其成本的现状、未来和目标

国际可再生能源署发布“全球可再生能源展望:能源转型2050”报告,关于蓝氢(化石能源制氢+碳捕捉和封存)、绿氢(可再生能源制氢)、绿氢成本的情境分析如下:
蓝氢:  2018年蓝氢产量80万吨,按照目前的规划到2030年可达1000万吨、2050年可达4000万吨;但是按照巴黎气候协定的要求2030年应达3000万吨、2050年应达8000万吨。  

绿氢: 2018年绿氢产量120万吨,按照目前的规划到2030年可达900万吨、2050年可达2500万吨;但是按照巴黎气候协定的要求2030年应达2500万吨、2050年应达1.6亿吨。  

绿氢成本:2018年绿氢成本约4-8美元/公斤,按照目前的趋势到2030年可达2.50-5.0美元/公斤、2050年可达1.6-3.3美元/公斤;但是按照巴黎气候协定的要求2030年应达1.8-3.2美元/公斤、2050年应达0.9-2.0美元/公斤。

3.2工业使用范围

氢气的各种用途决定于它的特有的特性。

氢作为氢能,是今后发展的重心。

① 氢气是最轻的气体(分子量2,比重0.0898)所以可用在节日气球,工作气球,气象业上。

② 氢气的导热系数最高,比空气要高7倍,所以发电厂用在发电机系统作冷却剂。

 

 

③ 氢气的燃烧值高,比汽油高几倍,因此可作高能燃料,航天业制造液氢,用以发射火箭上天。利用氢能去发电。将来的汽车,飞机,轮船,家用空调,冰箱等用电器都可用氢新能源,且无放射,无污染危害。

④氢气燃烧温度可高达3000℃上,所以可用作切割石英玻璃,加工制造各种人造宝石,石英制品。

⑤氢气有还原特性,所以有色金属行业作还原剂,生产纯钨、钼、铬、铌等贵重及稀有金属。如

W2O3+3H2     800℃    2W+3H2O (通常要用过量8—10倍的氢气)

 

 

 

⑥氢气有保护特性,因此在黑色冶金、电子、半导体、浮法玻璃工业作保护气,生产高合金钢,集成电路元件,彩色玻璃。

 

⑦ 氢气可用作纯氮,纯氩,纯氖等气体制造业上纯化气用。

     2H2+O2        燃烧      2H2O

⑧ 氢气是化工上加氢反应的化工和医药工业原料,用作制取木糖醇、咖啡糖醇、糠醇、葡萄糖醇等食品。是合成氨工业和生产肥皂、盐酸、甲醇、人造奶油等化工原料。如: C2H10O5+H2 加压、加温、催化剂   C5H12O5

(木糖)(氢气)       (木糖醇

3.3氢气标准

普氢(工业氢),纯氢,高纯氢和超纯氢标准

普氢即工业氢气,工业氢气指标与生产制氢方法不同有些差别,各类工业氢气应符合GB3634-83规定。

表6-1  各类工业氢气技术指标
        类    别
指标名称
水电解制氢
生物化学制氢
食盐电解制氢
氢含量体积% ≥
99.70
98.50
98.00
总的气体杂质体积%≤
0.30
1.50
2.00
其中氧体积%≤
0.20
0.05
0.50
氮体积%    ≤
0.10
1.45
1.50
——
——
符合检验
符合检验
符合检验
符合检验
水分
无游离水
无游离水
无游离水
纯氢、高纯氢和超纯氢是氢气经纯化后获得的不同级别的产品,采用不同的纯化方法,获得不同级别符合GB/T7445-1995规定的产品氢气。
6-2  氢气产品技术指标
指标名称
指       标
超纯氢
高纯氢
纯氢
氢含量%    ≥
99.9999
99.999
99.99
氧含量ppm  ≤
0.2
1
5
氮含量ppm  ≤
0.4
5
60
一氧化碳含量ppm≤
0.1
1
5
二氧化碳含量ppm≤
0.1
1
5
甲烷含量ppm ≤
0.2
1
10
水分ppm     ≤
1.0
3
30
:①表中含量系指体积比.超纯氢中氧含量系指氧和氩的总量
表中超纯氢系指管道氢,不包括瓶装氢.
3.工业氧(普氧)、医用氧、纯氧和高纯氧及超纯氧标准:
 
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13812683169 2020-05-05
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