⑴ 為何制氫能成本大
氫是一種化學元素,化學符號為H,原子序數是1,在元素周期表中位於第一位。它的原子是所有原子中最小的。氫通常的單質形態是氫氣。它是無色無味無臭,極易燃燒的由雙原子分子組成的氣體,氫氣是最輕的氣體。它是宇宙中含量最高的物質. 氫原子存在於水, 所有有機化合物和活生物中.導熱能力特別強,跟氧化合成水。在0攝氏度和一個大氣壓下,每升氫氣只有0.09克重——僅相當於同體積空氣重量的14.5分之一。
元素在太陽中的含量:(ppm)
7500000
地殼中含量:(ppm)
1500
在常溫下,氫氣比較不活潑,但可用催化劑活化。單個存在的氫原子則有極強的還原性。在高溫下氫非常活潑。除稀有氣體元素外,幾乎所有的元素都能與氫生成化合物。
名稱, 符號, 序號:氫、H、1
系列:非金屬
原子體積:(立方厘米/摩爾)
14.4
氧化態:
Main H+1
Other H0, H-1
族, 周期, 元素分區:1族, 1, s
電離能 (kJ /mol)
M - M+ 1312
密度、硬度:0.0899 kg/m3(273K)、NA
熱導率: W/(m·K)
180.5
化學鍵能: (kJ /mol)
H-H 454
H-F 566
H-Cl 431
H-Br 366
H-I 299
晶胞參數:
a = 470 pm
b = 470 pm
c = 340 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
顏色和外表:無色
聲音在其中的傳播速率:(m/S)
1310
Image:H,1.jpg
大氣含量:0.0001 %
地殼含量:0.88 %
原子屬性
原子量:1.00794 原子量單位
原子半徑:(計算值) 25(53)pm
共價半徑:37 pm
范德華半徑:120 pm
價電子排布:1s1
電子在每能級的排布:1
氧化價(氧化物):1(兩性的)
晶體結構:六角形
[編輯本段]物理屬性
物質狀態 氣態
核內質子數:1
核外電子數:1
核電核數:1
質子質量:1.673E-27
質子相對質量:1.007
所屬周期:1
所屬族數:IA
摩爾質量:1g/mol
氫化物:無
氧化物:H2O
最高價氧化物:H2O
外圍電子排布:1s1
核外電子排布:1
顏色和狀態:無色氣體
原子半徑:0.79
常見化合價:+1,-1
熔點:14.025 K (-259.125 °C)
沸點:20.268 K (-252.882 °C)
摩爾體積:22.4L/mol
汽化熱:0.44936 kJ/mol
熔化熱:0.05868 kJ/mol
蒸氣壓:209 帕(23K)
聲速:1270 m/s(293.15K)
[編輯本段]其他性質
電負性:2.2(鮑林標度)
比熱:14304 J/(kg·K)
電導率:無數據
熱導率:0.1815 W/(m·K)
電離能:1312 kJ/mol
最穩定的同位素
同位素 豐度 半衰期 衰變模式 衰變能量
MeV 衰變產物
1H 99.985 % 穩定
2H 0.015 % 穩定
3H 10-15 % /
人造 12.32年 β衰變 0.019 3He
4H 人造 9.93696×10-23秒 中子釋放 2.910 3H
5H 人造 8.01930×10-23秒 中子釋放 ? 4H
6H 人造 3.26500×10-22秒 三粒中子
釋放 ? 3H
7H 人造 無數據 中子釋放? ? 6H?
核磁公振特性
1H 2H 3H
核自旋 1/2 1 1/2
靈敏度 1 0.00965 1.21方法 基本原理 適用原料氣 製得的氫氣純度(%) 適用規格
高壓催化法 氫與氧發生催化反應而除去氧
含氧的氫氣,主要為電解法製得的氫氣 99.999 小
金屬氫化物分離法 先使氫與金屬形成金屬氫化物後,加熱或減壓使其分解 氫含量較低的氣體 >99.9999 中小
高壓吸附法 吸附劑選擇吸附雜質 任何含氫氣體 99.999 大
低溫分離法 低溫下使氣體冷凝
任何含氫氣體 90~98 大
鈀合金薄膜擴散法 鈀合金薄膜對氫有選擇滲透性,而其他氣體不能透過 氫含量較低的氣體 >99.9999 中小
聚合物薄膜擴散法 氣體通過薄膜的擴散速率不同
煉油廠廢氣 92~98 小
同位素
在自然界中存在的同位素有: 氕 (氫1)、氘 (氫2, 重氫)、氚 (氫3, 超重氫)
以人工方法合成的同位素有: 氫4、氫5、氫6、氫7
氕只同位素-氫,這里是特指的
氫,可以泛指氫這種元素 即原子核中只有一個質子的元素, 包括氕氘氚;同時也可以指氫氣。
氘的元素符號為D,氚的元素符號為T。
最穩定的同位素
同位素
豐度
半衰期
衰變模式
衰變能量
MeV
衰變產物
1H
99.985 % 穩定
2H
0.015 % 穩定
3H
10-15 % /
人造
12.32年 β衰變
0.019 3He[來源請求]
4H
人造 9.93696×10-23秒 中子釋放
2.910 3H
5H
人造 8.01930×10-23秒 中子釋放 ? 4H
6H
人造 3.26500×10-22秒 三粒中子
釋放 ? 3H
7H
人造 無數據 中子釋放? ? 6H?
核磁共振特性
1H 2H 3H
核自旋
1/2 1 1/2
靈敏度 1 0.00965 1.21
[編輯本段]發現
16世紀末期,瑞士化學家巴拉采爾斯把鐵放在硫酸中,鐵片頓時和硫酸發生激烈的化學反應,放出許多氣泡——氫氣。但直到1766年,氫才被英國科學家卡文迪許(Henry Cavendish)確定為化學元素,當時稱為可燃空氣,並證明它在空氣中燃燒生成水。(一說:1783年)1787年法國化學家拉瓦錫 (Antoine Lavoisier)證明氫是一種單質並給它命名。
[編輯本段]名稱由來
希臘語 hudôr(水) gennen (造成),意即「產生水」的物質。
中文原稱「氫氣」為「輕氣」,「氫」屬爾後新造之形聲字。
日語循希臘語原義,稱為「水素」.
[編輯本段]分布
在地球上和地球大氣中只存在極稀少的游離狀態氫。在地殼里,如果按重量計算,氫只佔總重量的1%,而如果按原子百分數計算,則佔17%。氫在自然界中分布很廣,水便是氫的「倉庫」——水中含11%的氫;泥土中約有1.5%的氫;石油、天然氣、動植物體也含氫。在空氣中,氫氣倒不多,約占總體積的一千萬分之五。在整個宇宙中,按原子百分數來說,氫卻是最多的元素。據研究,在太陽的大氣中,按原子百分數計算,氫佔81.75%。在宇宙空間中,氫原子的數目比其他所有元素原子的總和約大100倍。
⑵ 為什麼電解制氫成本高
現在制氫有三種方法:1,水煤氣法,煤炭+水加高溫,出來CO和氫氣。2,干餾甲烷,得到C和氫氣。3,電解水,得到氧氣和氫氣。相對而言,電解水的成本最高,比另外兩個高,而且效率還慢。
⑶ 氫氣機的成本高嗎
成本不好估算。、家用制氫機治療癌症是真的嗎?
暨南大學附屬復大腫瘤醫院院長徐克成教授,採用氫氣呼吸機治療癌症,取得了很大的成績,雖然早在1975年就有科學家開展氫氣治療癌症的研究,但是沒有引起醫學界的關注,直到2007年日本學者發現氫能夠中和體內毒性自由基的生物學作用,全世界氫醫學的研究才越來越受到重視,目前全世界的醫學論文表明對176多種疾病具有防治和保健的作用。
氫的作用主要體現在能夠滲透到細胞核中中和毒性羥自由基,以及抗炎症的作用。總之氫氣呼吸機治療癌症是有醫學根據的,用氫氣能夠較好的配合癌症的治療,能夠緩解放化療產生的副作用。
⑷ 3400億光伏龍頭隆基入局氫能,將會解決哪些問題
氫氣分布廣,來源多樣,燃燒發熱值高,燃燒產物是水,是世界上最干凈地能源,光伏龍頭隆基入局氫能,將極大地改善我國能源結構和環境污染情況,有效解決消納問題等可再生能源地發展瓶頸,還可有效解決制氫成本高和綠色生產地問題。
第一、改善能源結構。目前全球使用地能源主要有煤、石油、天然氣、電等,這些都是不可再生資源,有一定的使用年限,通過這么多年的開采,資源已經呈緊張趨勢,尤其是煤、石油這些都是目前市面上最主要地兩種能源,而且開發時間較其他能源早,尋早新的可再生能源已迫在眉睫,光伏入局氫能將極大地改善全球能源緊張趨勢。
⑸ 氫能源成本一般多少
氫的成本天然氣制氫成本最低每立方米氫氣約1.4元左右,焦爐煤氣制氫成本約1.3元
⑹ 1000標方甲醇制氫的裝置投資有多大
甲醇制氫裝置的配置是決定投資的重要因素,以及對制氫的能耗要求也是回決定製答氫裝置投資成本的主要因素。
投資每增加100萬元,對制氫成本的影響僅為0.125元/Nm3-H2。
而每增加原料和燃料消耗0.1kg/Nm3-H2,則制氫成本將增加0.2元/Nm3-H2。
同時,制氫過程中的消耗指標,需要精確的儀表控制;如採用普通儀表,基本僅能作為參考而已,此時也無法測算精確的氫氣生產成本。
國內很多客戶,在裝置籌建期間,往往忽略了生產成本,僅關注投資額(都希望投資越低越好)。
實際上,生產成本的居高不下,是長年累月的,損失是無法估算的。
⑺ 現在氫能源的市場如何建個制氫的廠子大約需要多少投入電解水的廠子
氫能源的市場不好,不建議你建設。一般的氫能源電解水成本非常的高,而你產出內的氫氣用戶可能根本就容不需要,因為對於他們來說,燃煤也可以達到一樣的效果。雖然污染大,但是治理污染花的錢也比用氫氣花的錢少。電解需要的電力巨大,資金也很多。不建議建設。
⑻ 為什麼獲得氫氣的成本高不是電解水就可以了嗎
電解水的成本是超高的,已經淘汰。制氫成本已經不高,但目前燃料電池汽車無法流行是加氫站的成本太高200-500萬美元一座,制約了燃料汽車的流行,如果成本能降低到加油站附近,那沒准真會取代加油站。看來三五年內是難以流行。目前硅基鋰電池 氟化物鋰電池也接近產業化了,同體積容量增加10倍,目前看是這兩種電池先產業化,還是加氫站能有效大幅降低成本了,總之新能源時代快來臨了,下面是網上找到的各種制氫方式的成本
1 天然氣蒸汽轉化 0.8~1.5 元/Nm3 200~20x104 含煉廠氣
2 石腦油蒸汽轉化 0.7~1.6 元/Nm3 500~20x104 含液化氣
3 甲醇裂解 1.8~2.5 元/Nm3 50~500 NM3
4 液氨裂解 2.0~2.5 元/Nm3 10-200
5 水電解 3 .0~4.0 元/Nm3 10-200
6 煤炭氣化 0.6~1.2 元/Nm3 1000~20x104 含焦炭
水電解成本太高,煤炭污染問題,最後兩種大概會淘汰
⑼ 制氫的研究現狀和發展前景
化石燃料有限的儲量使人類正面臨著前所未有的能源危機。同時其燃燒產物被排放到大氣中加速了溫室效應。氫氣具有含量豐富、燃燒熱值高、能量密度大、熱效率高、清潔無污染以及輸送成本低以及用途廣泛等優點川,被認為最有可能成為化石燃料的替代能源。 氫氣是一種理想的能源,具有轉化率高、可再生和無污染等優點。與傳統制氫方法相比,生物制氫技術的能耗低,對環境無害,其中的厭氧發酵生物制氫已經越來越受到人們的重視。主要介紹了厭氧發酵生物制氫技術的方法和機理,分析了生物制氫的可行性,結合國內外研究現狀提出了未來的發展方向。 全球石油儲量不斷減少。最新研究表明:按目前全球消費趨勢,球上可採集石油資源最多能使用到21世紀末。石化、燃煤能源使用,還帶來嚴重大氣環境污染,人們日益感覺到開發綠色可再生能源急迫性,研究和開發新能源被提到緊迫議事日程。2000年7—8月美國《未來學家》雜志刊登了美國喬治·華盛頓大學專家對21世紀前10年內十大科技發展趨勢預測,其中第二條是燃料電池汽車問世,福特和豐田公司實驗性燃料電池汽車將2004年上市。第九條是替代能源挑戰石油能源,風能、太陽能、熱、生物能和水力發電將佔到全部能源需求30%。這兩條實際上都是新型能源開發利用。我國「十五」國家重點開發技術項目中也將新型能源開發利用放極為重要位置。目前,人們對風能、太陽能開發已經有了相當研究,並已到了進行加以直接使用階段,生物能研究也取了重要進展,如何將所獲能量儲存起來,如何將能量轉化為交通工具可利用清潔高效能源,是一亟待解決重要課題。 內容摘要
2生物制氮技術研究進展
2.1傳統制氫工藝方法
傳統制氫工藝方法有:電解水;烴類水蒸汽重整制氫方法及重油(或渣油)部分氧化重整制氫方法。電解水方法制氫是目前應用較廣且比較成熟方法之一。水為原料制氫工程是氫與氧燃燒生成水逆過程,提供一定形式一定能量,則可使水分解成氫氣和氧氣。提供電能使水分解制氫氣效率一般75%-85%。其中工藝過程簡單,無污染,但消耗電量大,其應用受到一定限制。目前電解水工藝、設備均不斷改進,但電解水制氫能耗仍然很高。烴類水蒸汽重整制氫反應是強吸熱反應,反應時需外部供熱。熱效率較低,反應溫度較高,反應過程中水大量過量,能耗較高,造成資源浪費。重油氧化制氫重整方法,反應溫度較高,制氫純度低,利於能源綜合利用。
2.2新型生物制氫工藝發展
氫氣用途日益廣泛,其需求量也迅速增加。傳統制氫方法均需消耗大量不可再生能源,不適應社會發展需求。生物制氫技術作為一種符合可持續發展戰略課題,已世界上引起了廣泛重視。如德國、以色列、日本、葡萄牙、俄羅斯、瑞典、英國、美國都投入了大量人力物力對該項技術進行研究開發。近幾年,美國每年生物制氫技術研究費用平均為幾百萬美元,而日本這研究領域每年投資則是美國5倍左右,,日本和美國等一些國家為此還成立了專門機構,並建立了生物制氫發展規劃,以期對生物制氫技術基礎和應用研究,使21世紀中葉使該技術實現商業化生產。日本,由能源部主持氫行動計劃,確立最終目標是建立一個世界范圍能源網路,以實現對可再生能源--氫有效生產,運輸和利用。該計劃從1993年到2020年橫跨了28年。
生物制氫課題最先由Lewis於1966年提出,20世紀70年代能源危機引起了人們對生物制氫廣泛關注,並開始進行研究。生物質資源豐富,是重要可再生能源。生物質可氣化和微生物催化脫氫方法制氫。生理代謝過程中產生分子氫,可分為兩個主要類群:
l、包括藻類和光合細菌內光合生物;Rhodbacter8604,R.monas2613,R.capsulatusZ1,R.sphaeroides等光合生物研究已經開展並取了一定成果。
2、諸如兼性厭氧和專性厭氧發酵產氫細菌。目前以葡萄糖,污水,纖維素為底物並不斷改進操作條件和工藝流程研究較多。中國此方面研究也取了一些進展,任南形琪等1990年就開始開展生物制氫技術研究,並於1994年提出了以厭氧活性污泥為氫氣原料有機廢水發酵法制氫技術,利用碳水化合物為原料發酵法生物制氫技術。該技術突破了生物制氫技術必須採用純菌種和固定技術局限,開創了利用非固定化菌種生產氫氣新途徑,並首次實現了中試規模連續流長期生產持續產氫。此基礎上,他們又先後發現了產氫能力很高乙醇發酵類型發明了連續流生物制氫技術反應器,初步建立了生物產氫發酵理論,提出了最佳工程式控制制對策。該項技術和理論成果中試研究中到了充分驗證:中試產氫能力達5.7m3H2/m3.d,制氫規模可達500-1000m3/m3,且生產成本明顯低於目前廣泛採用水電解法制氫成本。
生物制氫過程可以分為5類:
(1)利用藻類青藍菌生物光解水法;
(2)有機化合物光合細菌(PSB)光分解法;
(3)有機化合物發酵制氫;
(4)光合細菌和發酵細菌耦合法制氫;
(5)酶催化法制氫。
目前發酵細菌產氫速率較高,對條件要求較低,具有直接應用前景。但PSB光合產氫速率比藻類快,能量利用率比發酵細菌高,且能將產氫與光能利用、有機物去除有機耦合一起,相關研究也最多,也是最具有潛應用前景方法之一。生物制氫全過程中,氫氣純化與儲存也是一個很關鍵問題。生物法制氫氣含量通常為60%-90%(體積分數),氣體中可能混有CO2、O2和水蒸氣等。可以採用傳統化工方法來,如50%(質量分數)KOH溶液、苯三酚鹼溶液和乾燥器或冷卻器。氫氣幾種儲存方法(壓縮、液化、金屬氫化物和吸附)中,納米材料吸附儲氫是目前被認為最有前景。
2.3目前研究中存問題縱觀生物技術研究各階段,比較而言,對藻類及光合細菌研究要遠多於對發酵產氫細菌研究。傳統觀點認為,微生物體內產氫系統(主氫化酶)很不穩定,進行細胞固定化才可能實現持續產氫。,迄今為止,生物制氫研究中大多採用純菌種固定化技術。
,該技術中也有不可忽視不足。首先,細菌包埋技術是一種很復雜工藝,且要求有與之相適應菌種生產及菌體固定化材料加工工藝,這使制氫成本大幅度增加;第二,細胞固定化形成顆粒內部傳質阻力較大,使細胞代謝產物顆粒內部積累而對生物產生反饋抑制和阻遏作用,使生物產氫能力降低;第三,包埋劑或其它基質使用,勢必會占據大量有效空間,使生物反應器生物持有量受到限制,限制了產氫率和總產量提高。現有研究大多為實驗室內進行小型試驗,採用批式培養方法居多,利用連續流培養產氫報道較少。試驗數據亦為短期試驗結果,連續穩定運行期超過40天研究實例少見報道。即便是瞬時產氫率較高,長期連續運行能否獲較高產氫量尚待探討。,生物技術欲達到工業化生產水平尚需多年努力。
3、展望氫是高效、潔凈、可再生二次能源,其用途越來越廣泛,氫能應用將勢不可當進人社會生活各個領域。氫能應用日益廣泛,氫需求量日益增加,開發新制氫工藝勢必行,從氫能應用長遠規劃來看開發生物制氫技術是歷史發展必然趨勢。
開發中國生物制氫技術需要做到以下政策和軟體支持:
(1)勵大宣傳。人是生物能源生產主體和消費主體,有必要輿論宣傳加強人們對生物能源認識;
(2)加大政府投資和扶持。新生物能源初始商業化階段要進行減免稅等優惠政策;
(3)借鑒國外經驗。充分調動方和工業界積極性八
(4)加強高校對生物能源教育及研究。人們對生物能源認識不斷加深,政府扶持力度加大和研究深人,生物制氫綠色能源生產技術將會展現出它更大開發潛力和應用價值。
本文出自:廣州靈龍電子技術有限公司,制氫、氫燃料電池(www.liongon.com)