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各种制氢方法

氢能是一种二次能源，在人类生存的地球上，虽然氢是最丰富的元素，但自然氢的存在极

少。因此必需将含氢物质力UI后方能得到氢气。最丰富的含氢物质是水（H2O），其次

就是各种矿物燃料（煤、石油、天然气）及各种生物质等。因此要开发利用这种理想的清

洁能源，必需首先开发氢源，即研究开发各种制氢的方法。从长远看以水为原料制取氢气

是最有前途的方法，原料取之不尽，而且氢燃烧放出能量后又生成产物水，不造成环境污

染。各种矿物燃料制氢是目前制氢的最主要方法，但其储量有限，且制氢过程会对环境造

成污染。其它各类含氢物质转化制氢的方法目前尚处次要地位，有的正在研究开发，但随

着氢能应用范围的扩大，对氢源要求不断增加，也不失为一种提供氢源的方法。

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。我国水力资源丰富，

利用水力发电，电解水制氢有其发展前景。太阳能取之不尽，其中利用光电制

氢的方法即称为太阳能氢能系统，国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换

能量效率的提高、成本的降低及使用寿命的延长，其用于制氢的前景不可估量。

同时，太阳能、风能及海洋能等也可通过电解制得氢气并用氢作为中间载能体

来调节、贮存转化能量，使得对用户的能量供应更为灵活方便。供电系统在低

谷时富余电能也可用于电解水制氢，达到储能的目的。我国各种规模的水电解

制氢装置数以百计，但均为小型电解制氢设备，其目的均为制得氢气作原料而

非作为能源。对电解反应中电极过程、电极材料等方面课题南开大学、首都师

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范大学等单位均曾开展研究，随着氢能应用的逐步扩大，水电解制氢方法必将

得到发展。

以水为原料的热化学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，受人们的重视小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，应积极赶上。

光化学制氢是以水为原料，光催化分解制取氢气的方法。光催化过捏

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.矿物燃料制氢

以煤、石油及天然气为原料制取氢气是当今制取氢气最主要的方法。

制得氢气主要作为化工原料，如生产合成氨、合成甲醇等。有时某些含氢气体

产物亦作为气体燃料供城市煤气。用矿物燃料制氢的方法包括含氢气体的制造、

气体中CO组份变换反应及氢气提纯等步骤。该