一、制氢原理?
在初中化学中,制取氢气有2种方法。第一个为:电解水,即给水通电,可以生成氢气(H2)以及氧气(O2),方程式为:2H2O=(通电)2H2↑十O2↑。第二个用活泼的金属与酸发生置换反应,即可产生氢气,反应的方程式有:Fe十2HCⅠ=FeCl2十H2↑或Zn十H2SO4=ZnSO4十H2↑。
二、氢水杯制氢原理?
采用质子交换膜,电催化剂颗粒直接附于膜上,形成膜-电极组。膜一电极组件就是在固体聚合物电解质膜两侧嵌入活性电极(催化物质),只允许质子和水通过。制氢时水的电解反应就在膜—电极上进行,起到隔膜和电极的作用。
水在电源阳极处发生电解反应,生成氢气和氧气,其中氢气因为在阳极处会丢失电子变成氢离子,可以水合的形式通过质子膜到达阴极,而氧气无法通过,只能往外排出。氢离子在到达电源阴极后,从阴极处获得电子重新结合形成氢气,氧气从底部排出,纯度极高的氢则注入水中。
三、氢立方制氢原理?
原理:
制氢技术主要有以煤、天然气、石油等为原料的催化重整制氢,氯碱、钢铁、焦化等工业副产物制氢,生物质气化或垃圾填埋气生物制氢,采用网电或未来直接利用可再生能源电力电解水制氢;处于实验室阶段但潜力大的有光催化分解水、高温热化学裂解水和微生物催化等先进制氢技术。
催化重整、工业副产物和生物质制氢是目前氢气的主要来源,但存在CO2排放问题,可再生能源电力电解水制氢则可获得零排放氢气。电解制氢可分为碱性电解制氢(AEC)、固体聚合物电解制氢(SPE)和固体氧化物电解制氢(SOEC)。
SOEC电解效率最高,SPE次之,AEC最低。
四、氢制氨原理?
一般是氢氧化钠固体和浓氨水制氨气 氢氧化钠固体溶于水放热的,促进氨水分解 NH3 +H2O==NH3·H2O===NH4+ +OH— 氢氧化钠吸水使平衡移动,促进氨气挥发出来
五、甲醇制氢原理?
甲醇与水蒸汽混合物在转化炉中加压催化完成转化反应。反应生成氢气和二氧化碳。其反应式如下、
主反应, CH3OH,H2O,CO2、3H2 +495 KJ/mol
副反应, CH3OH、CO,2H2 +907 KJ/mol
2CH3OH,CH3OCH3,H2O 、2490KJ/mol
CO。3H2、CH4,H2O 。2063KJ/mol
主反应为吸热反应、采用导热油外部加热。转化气经冷却、冷凝后进入水洗塔,塔釜收集未转化完的甲醇和水供循环使用,塔顶转化气经缓冲罐送变压吸附提氢装置分离。
六、碱水制氢原理?
碱水电解是目前主流电解制氢方法 碱水电解槽性能需不断升级
碱水电解(AWE)是电解制氢方法之一,是产业化发展时间最长、现阶段技术最为成熟的电解制氢技术,其以氢氧化钾(KOH)水溶液为电解质,以石棉膜为隔膜,通电将水分子进行电解得到氢气和氧气。碱水电解槽是碱水电解技术所需的核心装备,主要由槽体、阳极、阴极、隔膜等组成。
20世纪中期,碱水电解已经实现工业化,经过长期不断发展,其技术成熟,成本较低,适用于大型项目建设,在我国电解制氢市场中处于主导地位。现阶段,我国已经具备自主生产碱水电解槽的能力,最大产氢量可达到1200Nm³/h。我国碱水电解槽行业中的代表性企业主要是苏州竞立制氢设备有限公司、天津市大陆制氢设备有限公司等。
碱水电解槽生产效率在70%左右,较低;在生产过程中,由于以碱性水溶液为电解质,产出的氢气含有水汽、碱液,需要进行脱碱、脱水处理,能耗较高且会污染环境;碱性电解质还会与空气中的二氧化碳发生反应,生成不溶碳酸盐堵塞隔膜孔。此外,碱水电解槽难以快速启停及调节制氢速度,难以与间歇性特点强的光伏发电、风力发电等产业适配。这些是碱水电解槽行业发展存在的弊端。
根据新思界产业研究中心发布的《2021-2025年碱水电解槽行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,电解槽结构优化、电极和隔膜材料优化是碱水电解槽性能提升的关键。在隔膜材料方面,传统石棉膜气体阻隔性较差,且会对环境及人体健康造成危害,可采用无机纤维蛇纹石棉膜、聚砜膜等进行替代;在电解槽结构优化方面,开发新的电解槽结构例如零间距结构是重要发展方向。
我国“十四五”国家重点研发计划“氢能技术”重点专项中,高效大功率碱水电解槽关键技术开发与装备研制被列入,研究内容包括新型复合电极设计与批量制备技术、新型非石棉隔膜批量制备技术、大直径碱性电解槽结构优化设计与集成技术等。这将推动我国碱水电解槽行业核心竞争力不断提升。
新思界行业分析人士表示,在电解制氢技术中,PEM水电解制氢技术更为先进,更具有发展潜力,但其成本较高,现阶段仍处于商业化初期,在PEM水电解制氢成本未下降至适合规模化发展之前,碱水电解仍具有广阔发展空间。但未来随着PEM水电解制氢技术逐步成熟,碱水电解发展空间将缩小,碱水电解槽必须不断进行性能升级,以保持市场竞争力。
七、氢制甲醇原理?
电解水制氢,然后氢气与二氧化碳进行水煤气转换反应,生成一氧化碳,再用一氧化碳和氢气合成甲醇。
反应方程式: 3H2+CO2=CH30H+H2O
二氧化碳与氢气反应生成甲醇的化学方程式是CH3OH。
甲醇由甲基和羟基组成的,具有醇所具有的化学性质。甲醇可以与氟气、纯氧等气体发生反应,在纯氧中剧烈燃烧,生成水蒸气和二氧化碳。
八、pem制氢原理?
在PEM制氢技术中,水中的氢离子穿过质子交换膜与电子结合成为氢原子,氢原子相互结合形成氢分子。
这项技术使电解槽可以在高电流密度和高压下工作,适用于使用空间受限的情况下,或用可再生能源发电制氢时,电量不稳定的情况下。
九、氨水制氢原理?
氨(气态)在一定温度下,经催化剂(西南院Z204)作用下裂解为75%的氢气和25%的氮气,并吸收21.9千卡热量,其主要反应为:
2NH3—3H2+N2-21.9千卡
整个过程因是吸热膨胀反应,提高温度有利于氨裂解,同时它又是体积扩大的反应,降低压力有利于氨的分解,氨分解制氢设备为使用最佳状态。
十、氯碱制氢原理?
电解盐水
阳极反应:2Cl--2e=Cl2↑(氧化反应)
H+比Na+容易得到电子,因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子,并结合成氢分子从阴极放出。
阴极反应:2H++2 e=H2↑(还原反应)
在上述反应中,H+是由水的电离生成的,由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离出H+和OH-,
H+又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里OH-的浓度相对地增大,使酚酞试液变红。因此,电解饱和食盐水的总反应可以表示为:
总反应
2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑
工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气。
在上面的电解饱和食盐水的实验中,电解产物之间能够发生化学反应,如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO、H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中,要避免这几种产物混合,常使反应在特殊的电解槽中进行。