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最豐富的含氫物質是水(H2O),其次是各種礦物燃料(煤、石油、天然氣、硫化氫)及各種生物質等。以下可以根據制氫能源、制氫原理對多種多樣、豐富多彩的制氫方法進行分類:
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化石能源:所有的化石能源都既可以直接制氫,也可以間接之制氫。目前,全世界氫氣的主要來源是用化石能源制氫,其中主要是煤和天然氣制氫。
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- 太陽能是最活躍的制氫介質,有很多種方法制氫,既可以直接制氫,也可以間接制氫。有水和太陽就能制得氫。
- 生物質能也是可以多途徑制氫的介質,既可以直接制氫,也可以間接制氫,由于生物質生長過程中吸收的CO2與其制氫過程中釋放的CO2相當,因此備受重視。
- 風能、水能、地熱能和海洋能(不包括海洋植物)只能通過間接制氫,即先發電,再用電解水制氫。
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核能:與太陽能一樣,可以直接或間接制氫。
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幾乎所有的能源載體都可以制氫。
電是最重要的能源載體,電解水制氫是非常重要的工業制氫方法。汽油、柴油、甲醇、氨氣等既是能源載體,也是重要的氫的載體。
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工業制氫方法框圖
化石能源煤、石油和天然氣制氫途徑最多,可以直接制得氫氣,也可以先發電再制氫,還可以制成其他化合物(如汽柴油、甲醇)后再制氫。
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可再生能源中太陽能、生物質能和新能源核能則可以直接制氫或者先發電再制氫。
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風能、水力能、地熱能和海洋能(不包括海洋植物)則只能先發電再電解水制氫。
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左下框的物質都和氫一樣是能源載體,由它們可以直接制取氫氣。
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電也是能源載體,不僅可以由電制氫(PTG),也可以由氫氣發電(GTP)。
制氫方法 | 原理 | 特點 |
熱化學方法 | 用熱量破壞現成化合物中的鍵能,使其重組為氫分子 | 96~97%的氫氣由化石能源的熱化學方法制造 |
電化學方法 | 用電能破壞現成化合物中的鍵能,使其重組為氫分子 | 電的來源廣泛,生成的氫純度高 |
等離子體法 | 用電能將現成化合物制成等離子體、破壞其原有鍵能,使其重組為氫分子 | 使含氫化合物形成等離子體,以提高產氫量 |
生物法 | 通過光合作用,在太陽光的參與下,將空氣中的CO2變成含氫的生物;或通過細菌的作用將水分解為氫和氧 | 反應溫和、對環境無影響,是大自然的重要循環 |
光化學法 | 通過光的作用,在催化劑的參與下,將水變成氫和氧 | 反應溫和、對環境無影響,離產業化有距離 |
原文始發于微信公眾號(艾邦氫科技網):制氫方法分類(能源、原理)
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