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产氢

氢气在太阳中大量存在,我们的大气层中几乎没有氢气。所以它必须从含有它的分子中提取,比如水和有机化合物。

今天,一些技术领域从各种来源生产氢气。

主要油田使用主要由氢和碳组成的有机化合物,如天然气、煤或生物质。它目前占制氢量的90%以上。

第二个磁场通过水的分解产生氢气。它要么用电流电解,要么用一系列化学反应进行热化学循环,使水分子“断裂”以获得氢气成为可能。

另一个领域利用阳光。这种制氢方法仍处于研究阶段:实验室正在进行通过微型藻类或细菌制氢的研究。

来自有机化合物

氢和碳是所有有机化合物的主要成分,包括碳氢化合物和生物量。
生物甲烷生产:可持续能源
英国斯普林顿未来沼气公司

从有机化合物中提取氢需要打破碳和氢之间的固态键。这又需要在高温下进行一系列的高温化学反应,通常在催化剂的存在下进行。

所使用的技术之一是重整betway旗舰版下载,它包括在甲烷和水之间产生反应,得到含有氢的合成气。这是工业制氢的主要技术。来源是天然气和沼气。

气化是将固体化合物转化为富氢气体的另一个过程。资源主要是煤炭和生物质。

这些制氢技术betway旗舰版下载2-发射。利用可再生资源,包括生物量和沼气(来自生物质或废物产品),或与捕获和储存CO的技术相结合betway旗舰版下载2可以改善生产的碳足迹。

重整天然气

天然气,主要由甲烷(CH4),含有在加氢脱硫步骤中必须除去的硫。一旦净化,甲烷与蒸汽反应,形成一种含有一氧化碳(CO)和氢(H)的合成气2). 然后,水蒸气与合成气中的一氧化碳发生反应,形成二氧化碳(CO2)还有更多的氢气。这种混合物富含一氧化碳2和H2,然后纯化得到约99.9%的氢气。

氢能

通过水的分解

分离水分子的组分使产生氢气成为可能。水分子(H2O) 由两个氢原子(H)和一个氧原子(O)组成。要产生氢,必须打破这个分子的键。使用电流或一系列化学反应存在不同的过程。

在地球上,氢的最重要来源是水,它覆盖了地球表面的70%以上。

电解水

电流将水分子在阴极分解成氢氧化物离子(OH),在阳极分解成H+质子。质子在氧化反应中接受电子从而形成氢气。

电解本身不释放任何CO2. 但在总体计算中,必须考虑发电量。如果使用的电力来自不排放CO的来源2(可再生能源等),氢气将在不释放任何温室气体的情况下生产。这种方法通常用于生产少量氢气或接近低成本的电源(水力发电)。目前,人们正在进行大量的研究来提高电解效率。改进的一个领域是水蒸气的高温电解。

高温蒸汽电解使用较少的能量,因为反应发生在700°C和1000°C之间,电池性能(动力学)大大提高。例如,这项技术可以与一组太阳反射镜相结合,这些反射镜可以将太阳光线集中到非常高的温度,这样就可以在几乎没有温室气体的情况下产生氢气。

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热化学循环

热化学循环涉及水在高温下自发分解成氢和氧的现象。这种分解可以通过循环的化学反应在较低的温度下进行。

这种制氢方法正处于研究阶段。它应该能够通过限制温室气体的排放来生产氢气。

通过光合作用

仅仅利用阳光和水生产氢气听起来像是科幻小说里的东西。但事实上,许多微生物利用光自然产生氢气,这一过程被称为光合作用。

各种单细胞绿藻和一些蓝藻都是如此,它们的优点是只需用水就能从太阳能中产生氢气。

这种制氢方法不会导致任何直接的温室气体排放。如今,它正处于实验室实验阶段。研究人员正试图理解、复制和优化这一自然过程,希望能使之产业化。

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