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氢能市场发展远期(2050年左右),氢气年均需求约6000万吨,中国能源结构从传统化石能源为主转向以可再生能源为主的多元格局,可再生能源电解水制氢将成为有效供氢主体,煤制氢配合CCS技术、生物制氢和太阳能光催化分解水制氢等技术成为有效补充,整体氢能供给充裕,并可实现千万吨级绿色氢气出口。
氢能源是清洁能源,随着我国环保的问题的日益显现,利用自然可再生水资源制氢是未来重要的方法。长久以来,对于降低电解水制氢的阳极析氧过电位的研究主要集中在电极材料的选择和电极表面修饰的问题上。如何科学、有效合理的选用适合的电极材料并配合相关技术手段进一步提高其活性,对大大的提高制氢效率、降低制氢成本有着至关重要的作用。研究新型的析氧型电极,选择适合的电极材料,提高电解水工艺中的电解效率,对于电解水制氢工业而言,无论从节能增效,还是从长远的解决能源短缺问题,都有着非常重要的实际意义。
自然界中的氢总是以其化合物如水、碳氢化合物等形式存在,因此,在制备氢时就不可避免地带有杂质。氢气中带有杂质,就带来了安全隐患,这就要求对氢气原料进行纯化。氢的纯化是指利用物理或化学的方法,除去氢气中杂质的方法总称。随着半导体工业、精细化工和光电产业的发展,半导体生产工艺需要使用99.999%以上的高纯氢。但是工业上各种制氢方法所得到的氢气纯度不高,为满足工业上对各种高纯氢的需求,必须对氢气进行进一步的纯化。
氢气纯化装置以电解氢或瓶装氢为原料,经过气水分离,采用氢气除氧催化剂(钯触媒)除氧,然后冷凝和吸附除水、干燥、过滤从而获得高纯氢气。如要获得更高纯度的氢气,则可配用钯扩散、贮氢合金的纯化工艺。
氢气广泛应用于化学、冶金、电子、电力等工业部门。.在化学化工方面,氢是合成氨、有机合成的氢化反应和油脂硬化等的原料。在尼龙、塑料的生产中也都离不开氢,需要加入一定纯度的氢气,生产相应的产品。在冶金工业中,氢气的使用颇为广泛。在有色金属-钨、钼、钛等的生产和加工中,使用高纯度的氢气作为还原气。
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