理论教育 全球氢生产量变化及未来氢能发展趋势

全球氢生产量变化及未来氢能发展趋势

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:图1-37是世界各国的氢生产量变化。独立的制氢装置生产的氢气仅占整体的很少一部分,目前90%是通过烃类水蒸气转换方法制备的。目前石油、石化、有机和塑料、氨气行业的各个工厂都是设在各自的行业内,将来利用管道将彼此相互连接,各行业联合起来协同对外提供氢气的方式更合理有效。虽然目前氢能源流通市场还仅限于很少一些领域,随着燃料电池的发展和普及,会极大推动氢能源的普及使用。

全球氢生产量变化及未来氢能发展趋势

图1-37是世界各国的氢生产量变化。总产量从1971年的1295TWh增长到2008年的3288TWh,是1971年的2.5倍。其中Organization for Economic Cooperation and Development(经济合作和发展组织)国家和前苏联的氢气生产量微弱地增加,而拉美国家和我国增长迅速。我国这期间从27.6TWh增长到585.6TWh,为1971年的21.2倍。

在大型生产中从化石燃料中提取氢气的成本仍然比电解氢的成本低很多。至今氢气主要是以石油、石化、氨合成、烧碱以及钢铁行业的副产品回收而获得的,石油和石化中以原油(烃)和天然气(CH4)为原料制氢,氨合成中则是碳水反应制备氨合成的原料氢,钢铁行业则是煤焦炭提炼时制氢。焦炉煤气含氢约55%,能够进行有效的氢分离、回收。全球氢的总产量中,77%是从石油和天然气中制取的,18%来自煤,仅有4%来自电解水,1%来自其他原料。

在各种制氢领域重整氢是最大氢源,占原油整体的0.5%。很多石油化工企业在经营和利用氢气,石油领域尤其是炼油厂既是最大的产氢行业也是最大用氢行业。独立的制氢装置生产的氢气仅占整体的很少一部分,目前90%是通过烃类水蒸气转换方法制备的。

石油行业以及化工行业产生的氢气纯度在70%~98%,如果提供给燃料电池汽车使用,其纯度要求提高到99.99%。高纯氢气分离主要是通过变压吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)方法过程完成,在此过程中氢气的损耗为25%~30%(只有烧碱领域不是PSA法,而是深冷分离方法)。氢气提纯的成本与原料气体的氢气浓度和压力有关,氢气浓度和压力越大,成本越低。在石油加工以及氨合成领域中产生的氢气的纯度高、浓度大,而且有现成的制氢装置,所以氢气的提纯成本低;而在钢铁COG产业的氢气浓度低、压力也低,所以氢气回收和提纯的成本最高。相对于其他国家来说,当前在我国氢气是较贵和较缺的,主要是因为我国一次能源是以煤为主,煤比石油、天然气含氢量少,制氢过程就需要用更多的蒸汽,要消耗较多的能量。

目前石油、石化、有机和塑料氨气行业的各个工厂都是设在各自的行业内,将来利用管道将彼此相互连接,各行业联合起来协同对外提供氢气的方式更合理有效。此外石油行业现在已经有管道传输和供给系统,充分地利用这些系统会有效地支持氢能源社会。在有石油资源的前提下,氢气资源的供给可以得到保证。(www.daowen.com)

虽然目前氢能源流通市场还仅限于很少一些领域,随着燃料电池的发展和普及,会极大推动氢能源的普及使用。氢气作为一种能源的原料,其潜在的需求越来越大,所以关于燃料电池以及氢能源的技术开发就变得越来越普遍,受到越来越多的重视。

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图1-37 世界各地区的氢的使用量[32]

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