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1、2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),1,殷金昌 安理大應(yīng)化系 Tel:13635548216,,燃料電池與制氫,2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),2,一.前言,1.1 氫氣的發(fā)現(xiàn),2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),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(lái)的的許多環(huán)境問(wèn)題的潛力，氫能的研究既具挑戰(zhàn)，也是一個(gè)重要的機(jī)遇。 近年來(lái)，有關(guān)氫能的研究和調(diào)查也日益增加，美國(guó)能源部門(mén)已經(jīng)大力提倡研究和調(diào)查有關(guān)氫能源的發(fā)展。,2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),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(lái)源、氫氣生產(chǎn)、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(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)和科學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。 氫氣的制造成為系統(tǒng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié),2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),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(zhì)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(yīng)用電化學(xué),6,二、制氫途徑的選擇,2.1 制氫途徑,氫氣能夠產(chǎn)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(zhì)重組 石油成分循環(huán)脫氫與芳構(gòu)化、氧化蒸汽轉(zhuǎn)變或熱解 生物質(zhì)的氣化、蒸汽重組或生物轉(zhuǎn)化 水

3、的電分析、光催化轉(zhuǎn)化或化學(xué)催化轉(zhuǎn)化。,2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),7,2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),8,2.2化合物產(chǎn)氫,有機(jī)化合物（主要） 天然氣或煤中合成的甲醇 通過(guò)谷物或生物質(zhì)生物發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇 一些糖類或碳水化合物 含氫無(wú)機(jī)化合物(特別的) 氨氣和硫化氫,2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),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(kuò)散膜 離子導(dǎo)電膜 催化膜,2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),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(zhuǎn)移法制氫 LTWGS方法從氣體混合物中分離CO2

4、,2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),11,3.2 燃料電池影響制氫,燃料電池能將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，它比傳統(tǒng)的燃燒或熱能轉(zhuǎn)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(guó)科學(xué)家Sir William Grove 在1839年發(fā)明的，這一裝置被認(rèn)為是21世紀(jì)最有前景的能源轉(zhuǎn)換裝置。,2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),12,工業(yè)上，傳統(tǒng)的方法是使用煤來(lái)制造氫氣，這種方法制造的H2已經(jīng)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(zhì)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(yīng)用電化學(xué),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(yīng)用電化學(xué),14,電池板上氣相或液相碳?xì)淙剂吓c乙醇燃料低溫下產(chǎn)氫過(guò)程,2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),15,PEMFC燃料處理與氫能利用,2020/9/1,應(yīng)用電化學(xué),16,四.總結(jié),1、在氫能源發(fā)展中制氫是一個(gè)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(lái)源 3、相對(duì)有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)氫途徑依賴于生產(chǎn)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(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，沒(méi)有能源工業(yè)的發(fā)展就沒(méi)有現(xiàn)代文明。 氫能源和燃料電池將是能源利用的新方向。,