甲醇水蒸汽重整制氢发展前景.pdf

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1、甲醇水蒸汽重整制氢发展前景甲醇水蒸汽重整制氢发展前景张晓阳（西南化工研究设计院，四川，成都610225）1前言2006年3月27日，一辆全新的金龙高档城市客车从奉贤开往浦东新国际博览中心。这辆氢燃料电池客车是上海神力和苏州金龙汽车公司联合研制的。它在金龙新型高档城市客车的基础上，改变了原有的燃油系统，而在车顶上装配了9个储氢罐，通过燃料电池的化学反应，产生电流驱动汽车，并排出纯净水，其额定功率达到100千瓦，最高速度可以达到80公里/小时，最大的续驶里程达到300公里以上，可以承载35名乘客。北京清华新能源汽车工程中心的张俊智博

2、士介绍，未来的氢能源是最好的选择，利用氢和氧化学反应，它所产生的只是电、热和水蒸气，惟一的副产品就是水，真正达到排放零污染。据悉，全国第一座加氢站有望年底前在海淀区永丰高新技术产业基地建成（电解水制氢），该加氢站将为我国自主研发的新型氢能源燃料电池客车提供能源。以氢为燃料的电动汽车今年年底将进行载客试运行。氢气价格实际上并不比我们现在使用的汽油贵。对重量为2吨的汽车，1公斤氢气能跑150公里。如果电解水制氢，按6度电制1立方米氢气、每立方米相当于0.088公斤换算，平均每公斤氢气的价格在40元左右。如果采用甲醇水整汽重整制氢，每

3、立方米氢气的成本不超过2.5元，平均每公斤氢气的价格在28元左右，比汽油还便宜。这是一个标志：国内的氢燃料电池汽车已经走出了研发阶段，开始进入使用阶段了。这些氢燃料电池客车一般都在城市附近运行，氢燃料电池客车氢源将有巨大的市场。如何提供氢源、怎么提供氢源便成为我们关心的问题。2目前可以提供氢源的途径2.1电解水制氢水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定的能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75～85％，其工艺过程简单，无污染，但消耗电

4、量大，因此其应用受到一定的限制。目前水电解的工艺、设备均在不断的改进：对电解反应器电极材料的改进，以西南化工研究设计院往电解质一般采用强碱性电解液，近年开发采用固体高分子离子交换膜为电解质，且此种隔膜又起到电解池阴阳极的隔膜作用；在电解工艺上采用高温高压参数以利反应进行等。但水电解制氢能耗仍高，一般每立方米氢气电耗为4.5～5.5KWh左右。电能可由各种一次能源1甲醇水蒸汽重整制氢发展前景提供，其中包括矿物燃料、核能、太阳能、水能、风能及海洋能等等，核能、水能和海洋能其资源丰富，能长期利用。目前还处于开发阶段。以水为原料的热化学

5、循环分解水制氢方法，避免了水直接热分解所需的高温（4000K以上），且可降低电耗，受人们的重视该方法是在水反应系统中加入一中间物，经历不同的反应阶段，最终将水分解为氢和氧，中间物不消耗，各阶段反应温度均较低。如美国通用原子能公司（GA公司）提出的硫一碘热化学制氢循环。近年已先后研究开发了20多种热化学循环法，有的已进入中试阶段，我国在该领域基本属空白。光化学制氢是以水为原料，光催化分解制取氢气的方法。光催化过剂是指含有催化剂的反应体系，在光照下由于有催化剂存在，促使水解制得氢气。在70年代开始国外有研究报道，我国中科院感光所等单

6、位也开展了研究。该方法具有开发前景，但目前尚处于基础研究阶段。2.2天然气或从原油中提炼的碳氢化合物重整制氢天然气或从原油中提炼的碳氢化合物，如汽油、柴油等为原料。而地面重整制氢以天然气、甲醇等为原料在地面进行，然后由加气站给车上的气瓶加注即可，这样车上可以不必安装重整装，利于整车布置，降低车辆控制的复杂程度。2.2.1天然气转化制氢该法是在有催化剂存在下与水蒸汽反应转化制得氢气。反应在800～820°C下进行。用该法制得的气体组成中，氢气含量可达74％（体积）。大多数大型合成氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料，催化水蒸汽转化制氢

7、的工艺。我国在该领域进行了大量有成效的研究工作、并建有大批工业生产装置。我国曾开发采用间歇式天然气蒸汽转化制氢工艺，制取小型合成氨厂的原料，这种方法不必采用高温合金转化炉，装置投资成本低。其生产成本主要取决于原料来源，我国天然气分布不均，采用该方法受到限制。天然气制氢的设备投资相对较高，不适合小规模的氢气用户。2.2.2汽油重整制氢利用汽油重整制氢，可以使用现有的完善的基础设施。汽油含有不同类型的碳氢化合物，包括烷烃类（paraffins），环烷烃（naphthens），烯烃（olefins）和芳烃（aromatics）,而且汽

8、油还含有许多硫化合物以及少量的添加剂，有时甚至含有氧化剂和乙醇。在不考虑芳香族化合物时，汽油的碳氢成份具有相似的重整性能，氧化添加剂有助于改善重整反应。值得注意西南化工研究设计院的是:1)芳香族化合物和硫化合物会导致重些反应的迅速退化，而且重整反应的降低与芳香族