制氫

[1-3]。石化制氫過程是未來重要的氫能來源[2],中國石化錨定建設(shè)“中國第一大氫能公司”目標,擬規(guī)劃布局1 000座加氫站。目前主要的石化制氫工藝包括天然氣制氫、石腦油制氫、石油焦制氫和煉廠干氣制氫等。然而石化制氫仍然存在二氧化碳排放量大、能耗大、安全要求高等問題。為了適應(yīng)制氫技術(shù)綠色、低成本的發(fā)展需求,使得石化制氫裝置的低碳高效運行成為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。石化制氫裝置低碳高效運行的基礎(chǔ)之一就是有效的碳計量手段,碳計量是實現(xiàn)碳管控的核心技術(shù)。目前美國、歐

集群。在清潔化煤制氫、固態(tài)儲氫等領(lǐng)域，已達到世界領(lǐng)先水平[1]。想要完成雙碳目標與實現(xiàn)能源的自給自足，首要解決的問題就是大規(guī)模制氫。當前我國的制氫手段主要有以下4種[2]。1）通過傳統(tǒng)化石能源煤、天然氣等制氫。2）通過焦爐煤氣等工業(yè)副產(chǎn)物制氫。3）通過可再生能源電解水制氫。4）通過其他物理、生物技術(shù)方法制氫。1 傳統(tǒng)化石燃料制氫化石燃料的使用仍然是當今世界能源的主流，經(jīng)過了多年的發(fā)展，化石燃料重整制氫已經(jīng)成為化石燃料制造清潔能源中較為成熟的技術(shù)。1.1 煤

綠氫方案。以海上制氫平臺為重點設(shè)計研究內(nèi)容，探索海上風(fēng)電聯(lián)合海上制氫平臺的融合發(fā)展模式。1 海上制氫模式如圖1 所示，海上制氫模式是將海上風(fēng)機發(fā)的電力，通過集電線路傳送至海上制氫平臺，在制氫平臺將水電解后利用管道或儲氫瓶形式將氫氣輸送至陸地[5]。圖1 海上制氫模式示意結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展及設(shè)備生產(chǎn)制造能力，海上制氫模式的實施存在以下難點：（1） 海上環(huán)境條件相對惡劣，存在鹽霧等不利因素，缺乏制氫設(shè)備在海上的運行與維護經(jīng)驗。（2） 海上氫氣儲運困難，缺乏海底氫

源， 其中天然氣制氫和煤制氫占比分別為76%和23%[5]， 但灰氫制取過程會產(chǎn)生大量的CO2排放；由太陽能、 風(fēng)能等可再生能源電解水制得的綠氫， 既能夠?qū)崿F(xiàn)碳的零排放， 也能夠促進可再生能源發(fā)電的消納， 帶來可觀的經(jīng)濟和環(huán)境效益[6]．各種制氫方式的經(jīng)濟成本是研究關(guān)注的重點之一， 黃格省等[7]研究了化石能源制氫的經(jīng)濟性， 得出煤制氫的成本為10.2元/kg， 天然氣制氫的成本為12.8元/kg；Wang等[8]通過對煤和生物質(zhì)制氫進行技術(shù)經(jīng)濟分析， 認

【“核能制氫倡議”聯(lián)盟網(wǎng)站2022 年7 月26日報道】2022 年7 月26 日，包括國際原子能機構(gòu)（IAEA）、世界核協(xié)會（WNA）、美國愛達荷國家實驗室（INL）、美國亞利桑那公共服務(wù)公司（Arizona Public Services）、美國紐斯凱爾電力公司（NuScale Power）在內(nèi)的全球50 多家國際組織、研究機構(gòu)、核電運營商和先進反應(yīng)堆技術(shù)開發(fā)商等聯(lián)合成立“核能制氫倡議”聯(lián)盟，旨在合作推進核能制氫技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，助力全球碳減排進程。該

展[4]。分布式制氫由于可以在加氫站內(nèi)或者周圍制取氫氣，儲運優(yōu)勢明顯，在日本、美國、歐洲等地均有成熟應(yīng)用[4]。國內(nèi)分布式制氫發(fā)展相對緩慢，主要是因為相應(yīng)規(guī)范缺失、審批困難等因素，但目前安徽省、廣東佛山、四川成都、遼寧大連、山東淄博、內(nèi)蒙古鄂爾多斯等省市明確支持分布式制氫或已出臺相應(yīng)的政策，預(yù)計近兩年將會有一批分布式制氫項目落地。中國石化銷售股份有限公司及中石化石油化工科學(xué)研究院有限公司(簡稱石科院)系統(tǒng)研究了氫氣的制備、儲存、運輸、加注等氫能產(chǎn)業(yè)鏈上主流

中國傳統(tǒng)化石燃料制氫技術(shù)主要包括煤制氫和天然氣重整制氫[2]。隨著化石燃料逐漸減少，社會對溫室效應(yīng)的關(guān)注度不斷提升，可再生能源制氫能夠減輕環(huán)境壓力[3]，因此，發(fā)展?jié)摿薮?，其中生物質(zhì)以其綠色、低碳、清潔、可再生的特點受到了廣泛關(guān)注。目前，煤制氫與生物質(zhì)制氫是氫能工業(yè)發(fā)展的重要主題[4-8]。與煤制氫相比，生物質(zhì)制氫雖然降低了化石燃料的使用，但是生產(chǎn)成本高，氫氣生產(chǎn)率低，因此，需要進行經(jīng)濟技術(shù)綜合分析對這2種制氫方式進行比較。而生命周期評價(LCA)[9-

。1.2 水電解制氫水電解制氫的工藝主要有堿性水電解制氫、質(zhì)子交換膜（Proton Exchange Membrane，PEM）水電解制氫、高溫固體氧化物水電解制氫、氯堿工業(yè)電解NaCl制氫、重水電解制氫、煤水制氫以及高溫?zé)崴?span id="j5i0abt0b" class="hl">制氫7種工藝。它們的分類和各自的工作原理如表1所示[3-5]。表1 水電解制氫工藝分類及工作原理1.3 熱化學(xué)制氫熱化學(xué)制氫指在水系統(tǒng)中，不同溫度下，經(jīng)歷一系列化學(xué)反應(yīng)將水分解成氫氣和氧氣，不消耗制氫過程的添加元素或化合物，整個反應(yīng)過

7月5日18時，制氫工廠轉(zhuǎn)化投料一次成功;7月6日15時，順利產(chǎn)出合格氫氣。這標志著山西“十四五”重點工程——孝義市鵬灣氫港氫能產(chǎn)業(yè)園項目一期年產(chǎn)2萬噸爐煤氣制氫項目正式投產(chǎn)。 該項目采用焦爐煤氣制氫為主、煤制氫為輔的制氫模式，集制氫、儲氫、加氫、運氫及下游產(chǎn)業(yè)、科技研發(fā)于一體，著力打造全省乃至全國有影響力的氫能產(chǎn)業(yè)示范基地。

言氫能來源廣泛,制氫方式多樣,包括煤制氫、天然氣制氫、副產(chǎn)氫、電解制氫等[1]?？稍偕茉?span id="j5i0abt0b" class="hl">制氫是指氫能產(chǎn)業(yè)鏈以光伏、風(fēng)電、水電等可再生能源發(fā)電或核電為起點所發(fā)電力電解水制氫,所制氫氣被稱為可再生氫或“綠氫”,可實現(xiàn)氫能從生產(chǎn)端到消費端的全生命周期零排放,是未來制氫的發(fā)展方向。2022年3月,國家能源局發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》,可再生能源制氫成為了企業(yè)布局熱點。同時國家也出臺了各類電力政策支持新能源發(fā)展,其中“源網(wǎng)荷儲”是以“電

取途徑有化石燃料制氫、電解水制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫氣純化等[2，3]。 根據(jù)制氫過程的碳排放，氫氣可以分為灰氫、藍氫和綠氫[4]。 相比于通過化石燃料取的灰氫，以及通過蒸汽甲烷重整技術(shù)或煤氣化加上碳捕集技術(shù)制取得藍氫，綠氫的制取過程可真正實現(xiàn)二氧化碳零排放[1]。 而且化石能源具有不可再生性，同時我國缺油少氣，灰氫和藍氫均不符合于我國的未來發(fā)展的方向。主流的綠氫的制備方式是通過可再生能源發(fā)電所得電力接入電解槽電解水制氫[5]。浙江省在“十四五”期間進行“風(fēng)光倍增

和應(yīng)用等環(huán)節(jié)。從制氫環(huán)節(jié)看，可直接利用化石能源生產(chǎn)得到灰氫，成本較低但碳排放強度大?？衫没茉粗迫?，加碳捕捉、封存（CCS）技術(shù)組合得到藍氫，但因CCS技術(shù)成本較高，導(dǎo)致藍氫成本偏高；還可利用可再生能源得到綠氫，制備環(huán)節(jié)無碳排放，但成本較高。中國氫能聯(lián)盟運用生命周期評價方法建立了低碳氫、清潔氫和可再生氫的量化標準及評價體系1以制氫的碳排放值為主要評價依據(jù)。低碳氫的閾值為14.51 kgCO2/kgH2，清潔氫和可再生氫的閾值為4.9 kgCO2/kgH

分析了站內(nèi)分布式制氫的必要性，進而對各種制氫方式進行了對比分析，從制氫方式單位氫氣的二氧化碳排放量數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，在“碳中和”目標下，以水電解制氫和氨分解制氫為基礎(chǔ)，結(jié)合“綠電”這一可再生能源，可實現(xiàn)氫氣的“綠色”生產(chǎn)。1 分布式站內(nèi)制氫的必要性分析氫氣作為交通動力燃料，其質(zhì)量能量密度是汽柴油的3倍以上，是車用液化氣（LPG）和壓縮天然氣（CNG）的2倍以上；但是由于氫氣的比重小，氣態(tài)氫氣的體積能量密度不到LPG的1/8和天然氣的1/3，液態(tài)氫氣的體積能量密

的電解產(chǎn)氫量占總制氫量更是不足1%[2-3]。目前的電解產(chǎn)氫主要還是化石能源氯生產(chǎn)的副產(chǎn)品，而基于化石能源的氫即灰氫，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的溫室氣體較多[4]。為了將電解制氫從化石能源載體中獨立出來，同時減少二氧化碳的排放，需要大幅增加利用可再生能源制氫的份額。截至2020年底，全球有16個國家已制定國家級別的氫能戰(zhàn)略，另有11個國家正在制定此種戰(zhàn)略，以有力支撐低碳化能源轉(zhuǎn)型。在過去十年里光伏發(fā)電成本下降了90%，風(fēng)電成本下降了25%～40%，儲能成本下降幅度

新能源、低碳方式制氫已刻不容緩。1 幾種制氫工藝介紹1.1 常規(guī)水電解制氫常規(guī)水電解制氫是以純水為主要原料，將配比為30% KOH水溶液充至電解槽內(nèi)，在電解槽內(nèi)直流電的作用下，電解小室的陰、陽極板上發(fā)生放電反應(yīng)，將水電解成氫氣和氧氣。電解生成的氫氣和氧氣經(jīng)制氫框架分離堿液后氫氣純度可達99.8%，氧氣純度可達99.3%，然后氫氣再進一步經(jīng)純化裝置處理，處理后產(chǎn)品氣純度可達99.999 5%以上。水電解制氫工藝流程如圖1所示。水電解制氫工藝成熟，制得的氫氣純

能源+PEM電解制氫+加氫”一體化項目試運行圓滿完成，具備對外加氫能力，項目即將進入投運階段。本項目采用國家電投自主知識產(chǎn)權(quán)PEM 制氫設(shè)備，是國內(nèi)首個PEM 制氫加氫一體化項目。這座加氫站利用屋頂分布式光伏、可再生能源，用PEM 電解水裝置進行制氫，制氫后就地儲存或者加氫，解決了氫長距離運輸?shù)碾y題。同時，整個過程是水變氫再變成水的綠色循環(huán)?！拔覀冞@個項目在一定程度上也可以解決可再生能源電力的消納，實現(xiàn)綠電、綠氫、綠色交通一體化運營模式?！眹译娡稓淠墚a(chǎn)業(yè)

研發(fā)海上風(fēng)機就地制氫。目前還沒有成熟的海上風(fēng)電制氫方式比較有可能的兩種技術(shù)路線：利用風(fēng)機發(fā)電，電能輸送到海上制氫站，制氫后氫氣集中通過管道送到陸地上；利用風(fēng)機發(fā)電，在風(fēng)機上就地制氫，制氫后各臺風(fēng)機分別將氫氣輸送到管道干線，再送到陸地上。前者集中制氫，制氫成本低、效率高，設(shè)備布置難度低，但需要額外建造一座海上平臺以及更多的電纜；后者與之相反且不需額外海上平臺和電纜。這個項目就是要嘗試后一種路線。

轉(zhuǎn)換得到,包括煤制氫、天然氣制氫及工業(yè)副產(chǎn)氣制氫,電解制氫不足1%[5]。 化石能源制氫,尤其是煤制氫,會產(chǎn)生大量的二氧化碳排放,因此其無法從根源上解決使用化石燃料所帶來的碳排放問題。 而碳捕集利用與封存(CCUS)技術(shù)作為一種重要的碳移除技術(shù),能夠與化石能源制氫技術(shù)集成耦合,進而大幅降低化石能源制氫過程中的碳排放,獲得碳足跡相對較低的低碳氫氣。2020年9月22日,習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論會上發(fā)表重要講話,提出中國將提高國家自主貢獻力度

種十分常見的工業(yè)制氫原料，甲醇制氫方法眾多，其中甲醇裂解制氫工藝的應(yīng)用范圍較廣。當前，作為清潔能源的氫氣得到了工業(yè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，提高工業(yè)氫氣的生產(chǎn)數(shù)量和質(zhì)量是新能源行業(yè)從業(yè)者的一致追求。1 甲醇裂解制氫工藝概述如今，工業(yè)領(lǐng)域?qū)錃獾氖褂眯枨蟠蠓黾?，增加高純度氫氣生產(chǎn)量是工業(yè)企業(yè)的一致追求。在這種情況之下，甲醇裂解制氫工藝得到了市場的廣泛認可，基于此方法的氫氣產(chǎn)量節(jié)節(jié)攀升。本文將從多角度出發(fā)，對這種工藝的基本情況進行闡述。1.1 工藝原理甲醇裂解制氫工藝

國氫氣產(chǎn)量中，煤制氫占63.54%、天然氣制氫占13.76%、工業(yè)副產(chǎn)氫占21.18%、電解水制氫僅占約1.52%。產(chǎn)能主要集中在西北、華北和華東地區(qū)。不少專家認為，未來在應(yīng)對氣候變化的大背景下，可再生能源制氫是主要的發(fā)力方向。未來，風(fēng)電、光伏等可再生能源電解水制氫的成本是否具有競爭性?中國氫能聯(lián)盟專家委員會主任余卓平分析，如果到2025年我國風(fēng)電、光伏的新增裝機發(fā)電成本降低到0.3元/千瓦時，可再生能源電解水制氫成本將降到約25元/千克，能夠與天然氣制氫

風(fēng)現(xiàn)象。發(fā)展風(fēng)電制氫技術(shù)有利于解決風(fēng)電就地消納問題，有利于實現(xiàn)分散式風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的規(guī)?；?、實現(xiàn)風(fēng)電的多途徑高效利用。風(fēng)電與制氫技術(shù)耦合，既可將氫氣作為清潔燃氣對用戶供氣，實現(xiàn)電力到燃氣的互補轉(zhuǎn)換，也可將氫能直接利用在電力、化工和汽車等領(lǐng)域。1 主要氫氣制備技術(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，世界制氫總量約保持在3 400 t/d，其中我國的制氫量約為 1 320 t/d。從世界角度來看，96%以上的制氫原料都來自化石原料的化學(xué)重整，其余基本來源于電解水制氫。氫氣可從多種途

成本，不僅要關(guān)注制氫環(huán)節(jié)，還要同時考慮儲運和利用（加注）環(huán)節(jié)，站在全產(chǎn)業(yè)鏈角度看最終加注槍出口端的氫氣總成本。2 制氫、儲運與利用全產(chǎn)業(yè)鏈氫能產(chǎn)業(yè)包括制氫、氫氣儲運和氫氣利用三個主要環(huán)節(jié)，見圖3。圖3 制氫、儲運與利用全產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈2.1 制氫制氫的方式很多， 主要包括化石燃料制氫、電解水制氫、化工尾氣制氫、生物質(zhì)制氫等（詳見圖3）。 2018年全球氫氣產(chǎn)量約7000萬t，約96%的氫氣是由煤，石油和天然氣等化石能源制取的，其中76%來源于天然氣，約23%來

量氫[1-2]。制氫也成為用氫企業(yè)的主要成本，進而決定了企業(yè)的贏利水平。因此，選擇合適的制氫工藝，降低生產(chǎn)成本，成為人們普遍關(guān)注的課題。本文在考慮碳排放的情況下，對化石能源制氫工藝、電解水制氫工藝的單位制氫成本進行比較。選取原料價格、設(shè)備投資、碳稅稅率作為敏感因素，對單位制氫成本進行敏感性分析。2 化石能源制氫工藝2.1 制氫工藝① 煤制氫煤制氫一般包括煤氣化、煤氣凈化、一氧化碳變換以及氫氣提純等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，核心技術(shù)在于先經(jīng)過不同的氣化技術(shù)將煤轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)

Looping）制氫是一種新型的制氫技術(shù)，同時能夠低成本分離捕集二氧化碳，NOx排放低，而且有較高的能量轉(zhuǎn)換效率，其主要由還原過程和制氫過程組成，不需要水煤氣變換反應(yīng)和變壓吸附裝置就可以直接制備高純度的氫氣。還原過程中載氧體被通入的天然氣或其它氣體燃料還原，還原態(tài)的載氧體再與水蒸氣反應(yīng)制氫。 這種綠色高效的制氫過程，既適合大規(guī)模制氫，更適合分布式的小規(guī)?，F(xiàn)場制氫，被認為具有廣闊的發(fā)展前景，是當前的研究開發(fā)熱點之一，并已開始走向商業(yè)化。基于奧地利格拉茨理工大

2-1型的水電解制氫機容易出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進行詳細的分析，并總結(jié)出了發(fā)生故障的原因以及排除方法和解決措施以及在使用中所需要注意的相關(guān)事項，以期望在今后制氫機的使用過程中遇見故障能夠及時地排出，從而達到氣象探測業(yè)務(wù)正常運行的目的。1 氫氣和制氫機分析氫氣是高空氣象探測站獲取高空氣象數(shù)據(jù)資料不可或缺的材料之一。其中水電解制氫設(shè)備是我國當前最為常規(guī)的氣象探測所需要的氫氣來源。QDQ2-1型水電解制氫機是我國氣象部門專門用來制氫的主要設(shè)備，也是我國氣象觀測業(yè)務(wù)系統(tǒng)的

簡 訊高效分解水制氫新型復(fù)合催化劑美國休斯頓大學(xué)聯(lián)合加州理工大學(xué)開發(fā)出一種能高效分解水制氫的新型復(fù)合催化劑，水制氫效率已達實用水平，且成本低、無毒，有望克服水制氫的難題，推動氫燃料電池的發(fā)展。這種復(fù)合催化劑由鉬硒化硫和多孔的硒化鎳組成。鉬硒化硫?qū)賹訝钸^渡金屬硫化物催化劑(LTMDs)，其邊緣部分催化活性最高，為了提高催化效能，需要將LTMDs更多的邊緣暴露出來。但到目前為止，還沒有將催化性能提升到實用水平。在研究中將鉬硒化硫覆蓋到三維的多孔硒化鎳泡沫上，這

580）對微生物制氫工藝的改良與調(diào)控研究張旖旎 （中國石油大學(xué)山東青島266580）氫作為一種清潔高效的可再生能源日益受到人們的重視。本文探析了微生物制氫工藝影響因素，著重從溫度、PH值、基質(zhì)、離子濃度等方面來分析其工藝方法，并就微生物制氫系統(tǒng)代謝調(diào)控展開探討，闡述其應(yīng)用進展。微生物制氫；影響因素；代謝調(diào)控引言氫是一種高效清潔可再生能源，在當前礦物能源日益短缺、環(huán)境污染日益突出的今天，對制氫工藝技術(shù)的研究，為開發(fā)和利用清潔能源提供了契機。與傳統(tǒng)理化法制氫方

8000）天然氣制氫、甲醇制氫與水電解制氫的經(jīng)濟性對比探討王周（佛山市燃氣集團股份有限公司，廣東佛山 528000）氫氣作為無碳綠色新能源是應(yīng)對日趨嚴峻環(huán)境危機和構(gòu)建清潔低碳能源體系的重要載體。目前天然氣、甲醇、水制氫是最有競爭力的技術(shù)手段，但生物能、太陽能、風(fēng)能等可再生能源制氫是未來的趨勢。對天然氣制氫、甲醇制氫及水電解制氫進行了對比探討，分別從技術(shù)特點、制氫純度、場地要求、投資規(guī)模、運行費用及制氫成本等方面進行了分析，認為天然氣制氫、甲醇制氫及水電解制

的全球最大的風(fēng)電制氫綜合利用示范項目于9月8日全部并網(wǎng)發(fā)電.該項目總投資20.3億元，從麥克菲公司引進4 MW風(fēng)電制氫裝置的技術(shù)設(shè)計方案和整套生產(chǎn)設(shè)備.該項目包括200 MW風(fēng)力發(fā)電、10 MW電解水制氫系統(tǒng)、氫氣綜合利用系統(tǒng)3個部分，是國內(nèi)首個風(fēng)電制氫工業(yè)應(yīng)用項目，也是全球最大容量風(fēng)電制氫工程.該項目將有效解決大面積棄風(fēng)問題，破解河北省風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸.項目建成后，可形成每年制氫1 752萬m3的生產(chǎn)能力，不僅對提升壩上地區(qū)風(fēng)電消納能力具有重要意義，也將

成MgH2的水解制氫性能劉虎，趙澤倫，李姝，朱云峰，李李泉(南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210009)利用氫化燃燒合成(Hydriding Combustion Synthesis，HCS)制備的鎂基氫化物(MgH2)與氯化鹽溶液反應(yīng)制取氫氣。分別比較了NiCl2、MgCl2、CuCl2及CaCl2溶液中HCS MgH2的水解制氫量和轉(zhuǎn)化率，著重研究了MgCl2溶液的濃度、溫度及球磨預(yù)處理時間對HCS MgH2水解制氫性能的影響規(guī)律。研究表明：

031）幾種工業(yè)制氫方案的比選湯金華（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）闡述了甲醇制氫、水電解制氫、天然氣制氫基本原理,并對這幾種方案進行了比較，提出了選擇制氫方案的基本原則和建議。制氫；甲醇；水電解；天然氣0 引言隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展,氫氣作為重要的工業(yè)原料和還原劑,其消耗量也在迅速增加。目前我國工業(yè)制氫站大規(guī)模生產(chǎn)氫氣主要采用水煤氣制氫、輕油轉(zhuǎn)化制氫、天然氣制氫;而在電子、冶金、醫(yī)藥、精細化工方面,由于規(guī)模相對較小,主要還是采用傳統(tǒng)的