作為能源，氫能零污染、零碳、無次生污染，是公認(rèn)的清潔能源，被譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展前景的二次能源，有著極具競爭力的優(yōu)勢。目前，氫能依據(jù)制氫工藝所產(chǎn)生的碳排放程度，從高到低又可以分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫。

灰氫、綠氫、藍(lán)氫是什么

氫能源根據(jù)生產(chǎn)來源劃分，就能夠?qū)⑵鋭澐殖?ldquo;灰氫”、“藍(lán)氫”和“綠氫”三類。“灰氫”指的是通過化石燃料石油、天然氣和煤制取氫氣，制氫成本較低但碳排放量大;“藍(lán)氫”指的是利用化石燃料制氫，同時配合碳捕捉和碳封存技術(shù)，碳排放強(qiáng)度相對較低但捕集成本較高;“綠氫”指的是采用風(fēng)電、水電、太陽能、核電等可再生能源電解制氫，制氫過程完全沒有碳排放，但成本較高。我國的現(xiàn)實(shí)情況是我國氫氣主要來自灰氫。

我國主要的制氫方式比較

(1)以煤為原料制氫：主要是利用煤中碳取代水中的氫而生成氫氣和二氧化碳。碳產(chǎn)生還原作用并為置換反應(yīng)提供熱。通過煤來制取含氫氣體的方法有煤的焦化和煤的氣化兩種。煤的焦化(或稱高溫干餾)是指煤在隔絕空氣條件下，在 900-1000℃制取焦炭，副產(chǎn)品為焦?fàn)t煤氣;煤的氣化是讓煤在高溫常壓或加壓下，與水蒸汽或氧氣(空氣)等反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣體產(chǎn)物。

(2)天然氣制氫：因?yàn)樘烊粴獾闹饕煞质羌淄?CH4)，本身有氫。相較于煤制氫，天然氣制氫產(chǎn)量高、加工成本較低，排放的溫室氣體少，所以天然氣是國外制造氫氣的主要原料。在天然氣制氫中，較普遍的制造氫氣方法是天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化。

(3)重油部分氧化制造氫氣：重油指的是在煉油過程中遺留下的殘余物，能夠用于制造氫氣。重油部分氧化過程中碳?xì)浠衔锱c氧氣、水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳。這個過程在一定的壓力下進(jìn)行，是否采用催化劑取決于所選原料與過程。

(4)水電解制造氫氣：此種方法取得的氫氣純度高，過程操作簡便，缺點(diǎn)是耗電量高。水電解制氫的效率通常處在75%-85%，總體上而言，生產(chǎn) 1m3氫氣與 0.5m3氧氣的電耗為 4-5kWh。根據(jù)熱力學(xué)原理，電解水制得 1m3氫氣和 0.5m3氧氣的最低電耗要 2.95 度電。根據(jù)石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院統(tǒng)計，我國電解水制氫裝置約 1500-2000 套，產(chǎn)量約 10-20 萬噸。與大規(guī)模光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電配套的電解水制氫裝置正在進(jìn)行小規(guī)模示范。

(5)生物質(zhì)制造氫氣：生物質(zhì)產(chǎn)生的范圍比較廣，家庭、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等均可產(chǎn)生，生物質(zhì)能夠用來生產(chǎn)氫氣，原料有多樣，如楊樹、柳樹和柳枝，以及來自厭氧消化或垃圾填埋所產(chǎn)生的沼氣等。生物質(zhì)能夠采用成熟的技術(shù)氣化，甚至在氣化過程中與煤或廢塑料共同反應(yīng)，如果與碳捕獲技術(shù)結(jié)合，就有可能生產(chǎn)出負(fù)碳?xì)?。沼氣有額外的凈化要求，可以通過類似于蒸汽甲烷重整(SMR)的過程進(jìn)行改造以產(chǎn)生氫氣。

(6)工業(yè)副產(chǎn)氫氣凈化：焦?fàn)t氣、氯堿、丙烷脫氫制丙烯和乙烷裂解制烯烴副產(chǎn)的粗氫氣能夠經(jīng)過一系列精制工序后成為燃料電池車用氫源，成本比化工燃料制氫、甲醇重整制氫和水電解制氫等方式制氫低很多。

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