⑴ 为何制氢能成本大
氢是一种化学元素,化学符号为H,原子序数是1,在元素周期表中位于第一位。它的原子是所有原子中最小的。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭,极易燃烧的由双原子分子组成的气体,氢气是最轻的气体。它是宇宙中含量最高的物质. 氢原子存在于水, 所有有机化合物和活生物中.导热能力特别强,跟氧化合成水。在0摄氏度和一个大气压下,每升氢气只有0.09克重——仅相当于同体积空气重量的14.5分之一。
元素在太阳中的含量:(ppm)
7500000
地壳中含量:(ppm)
1500
在常温下,氢气比较不活泼,但可用催化剂活化。单个存在的氢原子则有极强的还原性。在高温下氢非常活泼。除稀有气体元素外,几乎所有的元素都能与氢生成化合物。
名称, 符号, 序号:氢、H、1
系列:非金属
原子体积:(立方厘米/摩尔)
14.4
氧化态:
Main H+1
Other H0, H-1
族, 周期, 元素分区:1族, 1, s
电离能 (kJ /mol)
M - M+ 1312
密度、硬度:0.0899 kg/m3(273K)、NA
热导率: W/(m·K)
180.5
化学键能: (kJ /mol)
H-H 454
H-F 566
H-Cl 431
H-Br 366
H-I 299
晶胞参数:
a = 470 pm
b = 470 pm
c = 340 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
颜色和外表:无色
声音在其中的传播速率:(m/S)
1310
Image:H,1.jpg
大气含量:0.0001 %
地壳含量:0.88 %
原子属性
原子量:1.00794 原子量单位
原子半径:(计算值) 25(53)pm
共价半径:37 pm
范德华半径:120 pm
价电子排布:1s1
电子在每能级的排布:1
氧化价(氧化物):1(两性的)
晶体结构:六角形
[编辑本段]物理属性
物质状态 气态
核内质子数:1
核外电子数:1
核电核数:1
质子质量:1.673E-27
质子相对质量:1.007
所属周期:1
所属族数:IA
摩尔质量:1g/mol
氢化物:无
氧化物:H2O
最高价氧化物:H2O
外围电子排布:1s1
核外电子排布:1
颜色和状态:无色气体
原子半径:0.79
常见化合价:+1,-1
熔点:14.025 K (-259.125 °C)
沸点:20.268 K (-252.882 °C)
摩尔体积:22.4L/mol
汽化热:0.44936 kJ/mol
熔化热:0.05868 kJ/mol
蒸气压:209 帕(23K)
声速:1270 m/s(293.15K)
[编辑本段]其他性质
电负性:2.2(鲍林标度)
比热:14304 J/(kg·K)
电导率:无数据
热导率:0.1815 W/(m·K)
电离能:1312 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
1H 99.985 % 稳定
2H 0.015 % 稳定
3H 10-15 % /
人造 12.32年 β衰变 0.019 3He
4H 人造 9.93696×10-23秒 中子释放 2.910 3H
5H 人造 8.01930×10-23秒 中子释放 ? 4H
6H 人造 3.26500×10-22秒 三粒中子
释放 ? 3H
7H 人造 无数据 中子释放? ? 6H?
核磁公振特性
1H 2H 3H
核自旋 1/2 1 1/2
灵敏度 1 0.00965 1.21方法 基本原理 适用原料气 制得的氢气纯度(%) 适用规格
高压催化法 氢与氧发生催化反应而除去氧
含氧的氢气,主要为电解法制得的氢气 99.999 小
金属氢化物分离法 先使氢与金属形成金属氢化物后,加热或减压使其分解 氢含量较低的气体 >99.9999 中小
高压吸附法 吸附剂选择吸附杂质 任何含氢气体 99.999 大
低温分离法 低温下使气体冷凝
任何含氢气体 90~98 大
钯合金薄膜扩散法 钯合金薄膜对氢有选择渗透性,而其他气体不能透过 氢含量较低的气体 >99.9999 中小
聚合物薄膜扩散法 气体通过薄膜的扩散速率不同
炼油厂废气 92~98 小
同位素
在自然界中存在的同位素有: 氕 (氢1)、氘 (氢2, 重氢)、氚 (氢3, 超重氢)
以人工方法合成的同位素有: 氢4、氢5、氢6、氢7
氕只同位素-氢,这里是特指的
氢,可以泛指氢这种元素 即原子核中只有一个质子的元素, 包括氕氘氚;同时也可以指氢气。
氘的元素符号为D,氚的元素符号为T。
最稳定的同位素
同位素
丰度
半衰期
衰变模式
衰变能量
MeV
衰变产物
1H
99.985 % 稳定
2H
0.015 % 稳定
3H
10-15 % /
人造
12.32年 β衰变
0.019 3He[来源请求]
4H
人造 9.93696×10-23秒 中子释放
2.910 3H
5H
人造 8.01930×10-23秒 中子释放 ? 4H
6H
人造 3.26500×10-22秒 三粒中子
释放 ? 3H
7H
人造 无数据 中子释放? ? 6H?
核磁共振特性
1H 2H 3H
核自旋
1/2 1 1/2
灵敏度 1 0.00965 1.21
[编辑本段]发现
16世纪末期,瑞士化学家巴拉采尔斯把铁放在硫酸中,铁片顿时和硫酸发生激烈的化学反应,放出许多气泡——氢气。但直到1766年,氢才被英国科学家卡文迪许(Henry Cavendish)确定为化学元素,当时称为可燃空气,并证明它在空气中燃烧生成水。(一说:1783年)1787年法国化学家拉瓦锡 (Antoine Lavoisier)证明氢是一种单质并给它命名。
[编辑本段]名称由来
希腊语 hudôr(水) gennen (造成),意即“产生水”的物质。
中文原称“氢气”为“轻气”,“氢”属尔后新造之形声字。
日语循希腊语原义,称为“水素”.
[编辑本段]分布
在地球上和地球大气中只存在极稀少的游离状态氢。在地壳里,如果按重量计算,氢只占总重量的1%,而如果按原子百分数计算,则占17%。氢在自然界中分布很广,水便是氢的“仓库”——水中含11%的氢;泥土中约有1.5%的氢;石油、天然气、动植物体也含氢。在空气中,氢气倒不多,约占总体积的一千万分之五。在整个宇宙中,按原子百分数来说,氢却是最多的元素。据研究,在太阳的大气中,按原子百分数计算,氢占81.75%。在宇宙空间中,氢原子的数目比其他所有元素原子的总和约大100倍。
⑵ 为什么电解制氢成本高
现在制氢有三种方法:1,水煤气法,煤炭+水加高温,出来CO和氢气。2,干馏甲烷,得到C和氢气。3,电解水,得到氧气和氢气。相对而言,电解水的成本最高,比另外两个高,而且效率还慢。
⑶ 氢气机的成本高吗
成本不好估算。、家用制氢机治疗癌症是真的吗?
暨南大学附属复大肿瘤医院院长徐克成教授,采用氢气呼吸机治疗癌症,取得了很大的成绩,虽然早在1975年就有科学家开展氢气治疗癌症的研究,但是没有引起医学界的关注,直到2007年日本学者发现氢能够中和体内毒性自由基的生物学作用,全世界氢医学的研究才越来越受到重视,目前全世界的医学论文表明对176多种疾病具有防治和保健的作用。
氢的作用主要体现在能够渗透到细胞核中中和毒性羟自由基,以及抗炎症的作用。总之氢气呼吸机治疗癌症是有医学根据的,用氢气能够较好的配合癌症的治疗,能够缓解放化疗产生的副作用。
⑷ 3400亿光伏龙头隆基入局氢能,将会解决哪些问题
氢气分布广,来源多样,燃烧发热值高,燃烧产物是水,是世界上最干净地能源,光伏龙头隆基入局氢能,将极大地改善我国能源结构和环境污染情况,有效解决消纳问题等可再生能源地发展瓶颈,还可有效解决制氢成本高和绿色生产地问题。
第一、改善能源结构。目前全球使用地能源主要有煤、石油、天然气、电等,这些都是不可再生资源,有一定的使用年限,通过这么多年的开采,资源已经呈紧张趋势,尤其是煤、石油这些都是目前市面上最主要地两种能源,而且开发时间较其他能源早,寻早新的可再生能源已迫在眉睫,光伏入局氢能将极大地改善全球能源紧张趋势。
⑸ 氢能源成本一般多少
氢的成本天然气制氢成本最低每立方米氢气约1.4元左右,焦炉煤气制氢成本约1.3元
⑹ 1000标方甲醇制氢的装置投资有多大
甲醇制氢装置的配置是决定投资的重要因素,以及对制氢的能耗要求也是回决定制答氢装置投资成本的主要因素。
投资每增加100万元,对制氢成本的影响仅为0.125元/Nm3-H2。
而每增加原料和燃料消耗0.1kg/Nm3-H2,则制氢成本将增加0.2元/Nm3-H2。
同时,制氢过程中的消耗指标,需要精确的仪表控制;如采用普通仪表,基本仅能作为参考而已,此时也无法测算精确的氢气生产成本。
国内很多客户,在装置筹建期间,往往忽略了生产成本,仅关注投资额(都希望投资越低越好)。
实际上,生产成本的居高不下,是长年累月的,损失是无法估算的。
⑺ 现在氢能源的市场如何建个制氢的厂子大约需要多少投入电解水的厂子
氢能源的市场不好,不建议你建设。一般的氢能源电解水成本非常的高,而你产出内的氢气用户可能根本就容不需要,因为对于他们来说,燃煤也可以达到一样的效果。虽然污染大,但是治理污染花的钱也比用氢气花的钱少。电解需要的电力巨大,资金也很多。不建议建设。
⑻ 为什么获得氢气的成本高不是电解水就可以了吗
电解水的成本是超高的,已经淘汰。制氢成本已经不高,但目前燃料电池汽车无法流行是加氢站的成本太高200-500万美元一座,制约了燃料汽车的流行,如果成本能降低到加油站附近,那没准真会取代加油站。看来三五年内是难以流行。目前硅基锂电池 氟化物锂电池也接近产业化了,同体积容量增加10倍,目前看是这两种电池先产业化,还是加氢站能有效大幅降低成本了,总之新能源时代快来临了,下面是网上找到的各种制氢方式的成本
1 天然气蒸汽转化 0.8~1.5 元/Nm3 200~20x104 含炼厂气
2 石脑油蒸汽转化 0.7~1.6 元/Nm3 500~20x104 含液化气
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 水电解 3 .0~4.0 元/Nm3 10-200
6 煤炭气化 0.6~1.2 元/Nm3 1000~20x104 含焦炭
水电解成本太高,煤炭污染问题,最后两种大概会淘汰
⑼ 制氢的研究现状和发展前景
化石燃料有限的储量使人类正面临着前所未有的能源危机。同时其燃烧产物被排放到大气中加速了温室效应。氢气具有含量丰富、燃烧热值高、能量密度大、热效率高、清洁无污染以及输送成本低以及用途广泛等优点川,被认为最有可能成为化石燃料的替代能源。 氢气是一种理想的能源,具有转化率高、可再生和无污染等优点。与传统制氢方法相比,生物制氢技术的能耗低,对环境无害,其中的厌氧发酵生物制氢已经越来越受到人们的重视。主要介绍了厌氧发酵生物制氢技术的方法和机理,分析了生物制氢的可行性,结合国内外研究现状提出了未来的发展方向。 全球石油储量不断减少。最新研究表明:按目前全球消费趋势,球上可采集石油资源最多能使用到21世纪末。石化、燃煤能源使用,还带来严重大气环境污染,人们日益感觉到开发绿色可再生能源急迫性,研究和开发新能源被提到紧迫议事日程。2000年7—8月美国《未来学家》杂志刊登了美国乔治·华盛顿大学专家对21世纪前10年内十大科技发展趋势预测,其中第二条是燃料电池汽车问世,福特和丰田公司实验性燃料电池汽车将2004年上市。第九条是替代能源挑战石油能源,风能、太阳能、热、生物能和水力发电将占到全部能源需求30%。这两条实际上都是新型能源开发利用。我国“十五”国家重点开发技术项目中也将新型能源开发利用放极为重要位置。目前,人们对风能、太阳能开发已经有了相当研究,并已到了进行加以直接使用阶段,生物能研究也取了重要进展,如何将所获能量储存起来,如何将能量转化为交通工具可利用清洁高效能源,是一亟待解决重要课题。 内容摘要
2生物制氮技术研究进展
2.1传统制氢工艺方法
传统制氢工艺方法有:电解水;烃类水蒸汽重整制氢方法及重油(或渣油)部分氧化重整制氢方法。电解水方法制氢是目前应用较广且比较成熟方法之一。水为原料制氢工程是氢与氧燃烧生成水逆过程,提供一定形式一定能量,则可使水分解成氢气和氧气。提供电能使水分解制氢气效率一般75%-85%。其中工艺过程简单,无污染,但消耗电量大,其应用受到一定限制。目前电解水工艺、设备均不断改进,但电解水制氢能耗仍然很高。烃类水蒸汽重整制氢反应是强吸热反应,反应时需外部供热。热效率较低,反应温度较高,反应过程中水大量过量,能耗较高,造成资源浪费。重油氧化制氢重整方法,反应温度较高,制氢纯度低,利于能源综合利用。
2.2新型生物制氢工艺发展
氢气用途日益广泛,其需求量也迅速增加。传统制氢方法均需消耗大量不可再生能源,不适应社会发展需求。生物制氢技术作为一种符合可持续发展战略课题,已世界上引起了广泛重视。如德国、以色列、日本、葡萄牙、俄罗斯、瑞典、英国、美国都投入了大量人力物力对该项技术进行研究开发。近几年,美国每年生物制氢技术研究费用平均为几百万美元,而日本这研究领域每年投资则是美国5倍左右,,日本和美国等一些国家为此还成立了专门机构,并建立了生物制氢发展规划,以期对生物制氢技术基础和应用研究,使21世纪中叶使该技术实现商业化生产。日本,由能源部主持氢行动计划,确立最终目标是建立一个世界范围能源网络,以实现对可再生能源--氢有效生产,运输和利用。该计划从1993年到2020年横跨了28年。
生物制氢课题最先由Lewis于1966年提出,20世纪70年代能源危机引起了人们对生物制氢广泛关注,并开始进行研究。生物质资源丰富,是重要可再生能源。生物质可气化和微生物催化脱氢方法制氢。生理代谢过程中产生分子氢,可分为两个主要类群:
l、包括藻类和光合细菌内光合生物;Rhodbacter8604,R.monas2613,R.capsulatusZ1,R.sphaeroides等光合生物研究已经开展并取了一定成果。
2、诸如兼性厌氧和专性厌氧发酵产氢细菌。目前以葡萄糖,污水,纤维素为底物并不断改进操作条件和工艺流程研究较多。中国此方面研究也取了一些进展,任南形琪等1990年就开始开展生物制氢技术研究,并于1994年提出了以厌氧活性污泥为氢气原料有机废水发酵法制氢技术,利用碳水化合物为原料发酵法生物制氢技术。该技术突破了生物制氢技术必须采用纯菌种和固定技术局限,开创了利用非固定化菌种生产氢气新途径,并首次实现了中试规模连续流长期生产持续产氢。此基础上,他们又先后发现了产氢能力很高乙醇发酵类型发明了连续流生物制氢技术反应器,初步建立了生物产氢发酵理论,提出了最佳工程控制对策。该项技术和理论成果中试研究中到了充分验证:中试产氢能力达5.7m3H2/m3.d,制氢规模可达500-1000m3/m3,且生产成本明显低于目前广泛采用水电解法制氢成本。
生物制氢过程可以分为5类:
(1)利用藻类青蓝菌生物光解水法;
(2)有机化合物光合细菌(PSB)光分解法;
(3)有机化合物发酵制氢;
(4)光合细菌和发酵细菌耦合法制氢;
(5)酶催化法制氢。
目前发酵细菌产氢速率较高,对条件要求较低,具有直接应用前景。但PSB光合产氢速率比藻类快,能量利用率比发酵细菌高,且能将产氢与光能利用、有机物去除有机耦合一起,相关研究也最多,也是最具有潜应用前景方法之一。生物制氢全过程中,氢气纯化与储存也是一个很关键问题。生物法制氢气含量通常为60%-90%(体积分数),气体中可能混有CO2、O2和水蒸气等。可以采用传统化工方法来,如50%(质量分数)KOH溶液、苯三酚碱溶液和干燥器或冷却器。氢气几种储存方法(压缩、液化、金属氢化物和吸附)中,纳米材料吸附储氢是目前被认为最有前景。
2.3目前研究中存问题纵观生物技术研究各阶段,比较而言,对藻类及光合细菌研究要远多于对发酵产氢细菌研究。传统观点认为,微生物体内产氢系统(主氢化酶)很不稳定,进行细胞固定化才可能实现持续产氢。,迄今为止,生物制氢研究中大多采用纯菌种固定化技术。
,该技术中也有不可忽视不足。首先,细菌包埋技术是一种很复杂工艺,且要求有与之相适应菌种生产及菌体固定化材料加工工艺,这使制氢成本大幅度增加;第二,细胞固定化形成颗粒内部传质阻力较大,使细胞代谢产物颗粒内部积累而对生物产生反馈抑制和阻遏作用,使生物产氢能力降低;第三,包埋剂或其它基质使用,势必会占据大量有效空间,使生物反应器生物持有量受到限制,限制了产氢率和总产量提高。现有研究大多为实验室内进行小型试验,采用批式培养方法居多,利用连续流培养产氢报道较少。试验数据亦为短期试验结果,连续稳定运行期超过40天研究实例少见报道。即便是瞬时产氢率较高,长期连续运行能否获较高产氢量尚待探讨。,生物技术欲达到工业化生产水平尚需多年努力。
3、展望氢是高效、洁净、可再生二次能源,其用途越来越广泛,氢能应用将势不可当进人社会生活各个领域。氢能应用日益广泛,氢需求量日益增加,开发新制氢工艺势必行,从氢能应用长远规划来看开发生物制氢技术是历史发展必然趋势。
开发中国生物制氢技术需要做到以下政策和软件支持:
(1)励大宣传。人是生物能源生产主体和消费主体,有必要舆论宣传加强人们对生物能源认识;
(2)加大政府投资和扶持。新生物能源初始商业化阶段要进行减免税等优惠政策;
(3)借鉴国外经验。充分调动方和工业界积极性八
(4)加强高校对生物能源教育及研究。人们对生物能源认识不断加深,政府扶持力度加大和研究深人,生物制氢绿色能源生产技术将会展现出它更大开发潜力和应用价值。
本文出自:广州灵龙电子技术有限公司,制氢、氢燃料电池(www.liongon.com)