氢气无色、无味、无毒,燃烧热值高,达到142.35kJ/g,且燃烧无碳排放。氢气燃烧生成水,水电解又可以生产氢气。随着气候变暖、大气污染等问题日益严重,全球能源结构调整及能源效率提高面临着更高的挑战。氢能作为、清洁的二次能源,在能源市场上优势突出,对推动能源生产与消费的意义重大。
氢气来源广泛,不同方法制取的原料气所含杂质种类、氢气纯度和制氢成本不同;氢气的利用形式多样,但不同应用场合对氢气纯度和杂质含量有显著差异,因此根据原料气和产品气的条件和指标,选取技术可靠、经济性好的提纯方法至关重要。本文综述了不同来源含氢原料气的基本情况,介绍了不同应用场合对氢气纯度、杂质含量的基本要求,对比分析了氢气分离提纯的常用方法。
1、氢气的主要来源
目前主要制氢方法有煤气化制氢、天然气制氢、甲醇制氢、工业副产氢和电解水制氢等。各种方法得到的含氢原料气的纯度、杂质种类和成本如表1所示,其中以一步电解水得到的含氢原料气纯度高,制氢成本也相对较高,适合为用氢量相对较小但对氢气纯度、杂质含量要求苛刻的行业提供氢源。以煤、天然气、甲醇、石脑油等为原料制得氢气成本相对较低,但是原料气中氢气含量较低,需进行提纯处理,工艺流程相对复杂,可为用氢量大的产业提供氢源。