氢气作为能源载体,本身并不含有碳元素,其是否能发挥脱碳作用取决于其生产方式。根据可再生能源机构报道,按照氢气的来源,可以将其划分为绿氢、蓝氢和灰氢。其中,通过可再生能源电力电解水制取的氢气为绿氢,这一过程中没有二氧化碳(CO2)的产生,实现100%绿色氢气生产;通过化石燃料制取氢气(如天然气裂解制氢、含氢工业尾气提取氢气等),产生的CO2会被捕集、存储并被利用,整个过程实现CO2零排放,生产的氢气被认为是蓝氢;而通过化石燃料生产氢气,产生的CO2直接排放到大气中,生产的氢气称为灰氢。从碳中和目标的角度而言,要实现脱碳,绿氢是终的选择。吸附剂的再生与循环利用有助于降低变压吸附提氢的整体成本。四川小型变压吸附提氢吸附剂
我国将近30%碳排放来源于工业用能(不含电网供电),氢能利用是冶金、化工、炼油等工业部门进行深度脱碳的有效途径。中国钢铁行业90%以上的产能是采用高炉(BOF)技术生产的长流程钢,利用氢气的高还原性,直接用氢气代替煤炭作为高炉的还原剂,可减少乃至完全避免钢铁生产过程中的二氧化碳排放。化工、炼化行业中,氢可用作合成氨、合成甲醇的工业原料,或在石油炼化过程中作为加氢精制、加氢裂化的原料。可再生能源制氢耦合冶金、化工、炼油等工业用户,可助力工业部门实现深度脱碳黑龙江自热式变压吸附提氢吸附剂。沸石分子筛类吸附剂是一种含碱土元素的结晶态偏硅铝酸盐,属于强极性吸附剂。
质子交换膜电解水技术(PEM电解水技术)是一种较新的技术,它使用质子交换膜替代了碱性电解水中的隔膜和电解质,实现了气体隔离和离子传导的双重功能。PEM电解水技术采用的质子交换膜较薄,电阻较小,因此可以实现高效率和大电流操作,使得设备体积和占地面积都小于碱性电解水设备。此外,PEM电解水技术可以承受更大的压力,无需严格的压力,能够快速启动和停止,功率调节的幅度和响应速度也远高于碱性电解水技术,非常适合于可再生能源发电的波动性输入。尽管PEM电解水技术的价格比碱性电解水技术高,但其技术已基本成熟,并正在进行商业化推广,未来有广阔的技术提升和成本降低空间。
可再生能源制氢是一种重要的能源转型路径,旨在通过电解水技术将可再生能源转换为氢气,从而实现能源的清洁、高效利用。可再生能源制氢的过程涉及将可再生能源通过发电机组转换成电能,随后利用电解水技术将电能转换为氢气。这种制氢方式不仅有助于大规模消纳和储能可再生能源,还能为氢能的应用提供清洁的氢源。氢气作为一种二次能源,具有高能量密度、清洁燃烧产物(主要为水)等优点,因此在能源转型中扮演着重要角色。绿氢是发展氢能的初衷”,在助力国家碳达峰、碳中和目标实现的同时,绿氢规模化发展应用尤为重要。吸附剂可以通过变压控制吸附和解吸氢气。
在制氢设备中,氢气的纯化可以通过物理或化学的方法来实现,常见的氢气纯化技术有变压吸附提纯、膜分离提纯、低温分离提纯、化学提纯、金属氢化法、氢化脱氢法等。需要注意的是,不同的制氢设备可能采用不同的纯化方法,具体选择取决于设备规模、原料气成分、纯化要求等因素。1,变压吸附(PSA)是通过吸附剂在 下吸附氢气中的杂质,然后在低压下解吸的提纯方法,适用于大规模制氢设备。2,膜分离作为一种常用的提纯技术,包括钯膜扩散法和有机中空纤维膜扩散法,是利用特殊的膜材料,通过选择性渗透的原理,将氢气与其他气体分离,适用于中小规模制氢设备。3,低温分离提纯则是基于氢与其他气体沸点差异大的原理,由于氢气在低温下会产生冷凝液化现象,而其他杂质气体则仍保持气态,从而实现氢气的纯化。这种方法需要消耗大量的能量,因此成本较高。4,化学提纯是指通过化学反应将氢气中的杂质转化为其他物质,从而实现氢气的纯化。变压吸附用于工业生产,还应用于环保、医疗等领域。山西甲醇变压吸附提氢吸附剂
变压吸附一般可在和不高的压力下工作,床层再生时不用加热,节能经济。四川小型变压吸附提氢吸附剂
目前工业上大多采用物理法中的变压吸附法(PSA)提纯氢气,也是目前成熟的氢气提纯技术,可以得到纯度为99.999%的氢气。PSA分离技术的基本原理是基于在不同压力下,吸附剂对不同气体的选择性吸附能力不同,利用压力的周期性变化进行吸附和解吸,从而实现气体的分离和提纯。根据原料气中不同杂质种类,吸附剂可选取分子筛、活性炭、活性氧化铝等。近年来,PSA技术逐渐完善,通过增加均压次数,可降低能量消耗;采用抽空工艺,氢气的回收率可提高到95%~97%。四川小型变压吸附提氢吸附剂
在变压吸附气体分离装置 常用的几种吸附剂中,活性氧化铝类 属于对水有强亲和力的固体,一般采用三水合铝或三水铝矿的热脱水或热活化法制备,主要用于气体的干燥。硅胶类吸附剂属于一种合成的无定形二氧化硅,它是胶态二氧化硅球形粒子的刚性连续网络,一般是由硅酸钠溶液和无机酸混合来制备的,硅胶不仅对水有极强的亲和力,而且对烃类和CO,等组分也有较强的吸附能力。活性炭类吸附剂的特点是:其表面所具有的氧化物基团和无机物杂质使表面性质表现为弱极性或无极性,加上活性炭所具有的特别大的内表面积,使得活性炭成为一种能大量吸附多种弱极性和非极性有机分子的广谱耐水型吸附剂。高温重整制氢是一种常用的氢气生产方法,其原理主要...