制氫的方法(目前制氫的方法)
1.目前制氫的方法有哪些
(1)太陽(yáng)能電解水制氫。電解水制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法，效率較高，但耗電大，用常規(guī)電制氫成本比較高。
(2)太陽(yáng)能熱分解水制氫。將水或水蒸氣加熱到3000K(K是熱力學(xué)單位，3000K約等于3273℃)以上，水中的氫和氧便能分解。這種方法制氫效率高，但需要高倍聚光器才能獲得如此高的溫度。
(3)太陽(yáng)能熱化學(xué)循環(huán)制氫。在水中加入一種或幾種中間物，然后加熱到較低溫度，經(jīng)歷不同的反應(yīng)階段，最終將水分解成氫和氧，而中間物不消耗，可循環(huán)使用。產(chǎn)生污染是這種制氫方法的主要問(wèn)題。
(4)太陽(yáng)能光化學(xué)分解水制氫。這一制氫過(guò)程與上述熱化學(xué)循環(huán)制氫有相似之處，在水中添加某種光敏物質(zhì)作催化劑，增加對(duì)陽(yáng)光中長(zhǎng)波光能的吸收，利用光化學(xué)反應(yīng)制氫。
(5)生物光合作用制氫?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，蘭綠藻等許多藻類在無(wú)氧環(huán)境中適應(yīng)一段時(shí)間，在一定條件下都可以進(jìn)行光合放氫。目前，由于對(duì)光合作用和藻類放氫機(jī)理了解還不夠，藻類放氫的效率很低，目前還不能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化產(chǎn)氫。
2.制氫的全部方法
1、太陽(yáng)能電解水制氫。
電解水制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法，效率較高，但耗電大，用常規(guī)電制氫成本比較高。 2、太陽(yáng)能熱分解水制氫。
將水或水蒸氣加熱到3000K(K是熱力學(xué)單位，3000K約等于3273℃)以上，水中的氫和氧便能分解。這種方法制氫效率高，但需要高倍聚光器才能獲得如此高的溫度。
3、太陽(yáng)能熱化學(xué)循環(huán)制氫。在水中加入一種或幾種中間物，然后加熱到較低溫度，經(jīng)歷不同的反應(yīng)階段，最終將水分解成氫和氧，而中間物不消耗，可循環(huán)使用。
產(chǎn)生污染是這種制氫方法的主要問(wèn)題。 4、太陽(yáng)能光化學(xué)分解水制氫。
這一制氫過(guò)程與上述熱化學(xué)循環(huán)制氫有相似之處，在水中添加某種光敏物質(zhì)作催化劑，增加對(duì)陽(yáng)光中長(zhǎng)波光能的吸收，利用光化學(xué)反應(yīng)制氫。 擴(kuò)展資料 太陽(yáng)能制氫方法步驟 典型的光電化學(xué)分解太陽(yáng)池由光陽(yáng)極和陰極構(gòu)成。
光陽(yáng)極通常為光半導(dǎo)體材料，受光激發(fā)可以產(chǎn)生電子空穴對(duì)，光陽(yáng)極和對(duì)極（陰極）組成光電化學(xué)池，在電解質(zhì)存在下光陽(yáng)極吸光后在半導(dǎo)體帶上產(chǎn)生的電子通過(guò)外電路流向陰極，水中的氫離子從陰極上接受電子產(chǎn)生氫氣。 半導(dǎo)體光陽(yáng)極是影響制氫效率最關(guān)鍵的因素。
應(yīng)該使半導(dǎo)體光吸收限盡可能地移向可見(jiàn)光部分，減少光生載流子之間的復(fù)合，以及提高載流子的壽命。光陽(yáng)極材料研究得最多的是TiO2。
TiO2作為光陽(yáng)極，耐光腐蝕，化學(xué)穩(wěn)定性好。而它禁帶寬度大，只能吸收波長(zhǎng)小于387nm的光子。
參考資料來(lái)源：百度百科-太陽(yáng)能制氫。
3.制氫新方法有哪些
為了尋求經(jīng)濟(jì)實(shí)用的制氫方法，各國(guó)科學(xué)家都在努力探索。除了我們上面談到的傳統(tǒng)制氫方法之外，近些年國(guó)外又發(fā)現(xiàn)了一些新的方法。這些新的制氫技術(shù)主要有：
用氧化亞銅做催化劑從水中制取氫氣國(guó)外有研究人員將0.5克氧化亞銅粉末加入到0.2升的蒸餾水中，然后用一盞玻璃燈泡中發(fā)出的460~650納米的可見(jiàn)光進(jìn)行照射，在氧化亞銅催化劑的作用下，水分解成氫和氧。研究人員用這種方法共進(jìn)行了30次實(shí)驗(yàn)，從分解的水中得到了不同比例的氫和氧。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，如果得到的氧的壓力增加到500帕斯卡，水的分解過(guò)程就會(huì)減慢。氧化亞銅粉末的使用壽命可達(dá)1900小時(shí)之久。日本東京技術(shù)研究所計(jì)劃進(jìn)一步研究如何提高氫的產(chǎn)生效率，同事研制能夠在波長(zhǎng)更長(zhǎng)的可見(jiàn)光照射下發(fā)揮活性的催化劑，該研究所正在試驗(yàn)一種新的含銅鐵合金的氧化物。
用新型的鉬化合物從水中制氫
西班牙瓦倫西亞大學(xué)的兩位科學(xué)家發(fā)明了一種低成本的從水中制取氫的方法。他們對(duì)催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行改造，僅需要很少的成本就會(huì)使水分解。他們用一種從鉬中獲取的化學(xué)產(chǎn)品做催化劑，而不使用電能。如果用氫做原料，用這種方法從半升水中制得的氫足以使一輛小汽車行駛633千米。
用光催化劑反應(yīng)和超聲波照射把水完全分解法制氫以前，曾經(jīng)有人發(fā)現(xiàn)二氧化鈦經(jīng)光（紫外線）照射可分解水的現(xiàn)象。他們本打算應(yīng)用這一方法制氫，但由于氫和氧的生成量較少，在經(jīng)濟(jì)上不劃算，從而中斷了這一研究。
不久前的研究成果表明，同時(shí)使用光催化劑反應(yīng)和超聲波照射的方法能夠把水完全分解。這種“超聲波光催化劑反應(yīng)”之所以能使水完全分解，是由于在超聲波的作用下，水被分解為氫和雙氧水，而雙氧水經(jīng)過(guò)光催化反應(yīng)又可分解成氧和氫。
稍稍令人遺憾的是，超聲波照射和二氧化鈦光催化劑雖然獲得了完全分解水的結(jié)果，但氫的生成量卻比較少。在添加二氧化錳后，再用超聲波照射，二氧化錳分解后的錳離子可溶解到溶液中，使雙氧水產(chǎn)氫量增加。
4.生物制氫的方法有哪些
原發(fā)布者：愛(ài)xingdunwei
工業(yè)制氫方法概述世界上大多數(shù)氫氣通過(guò)天然氣、丙烷、或者石腦油重整制得。經(jīng)過(guò)高溫重整或部分氧化重整，天然氣中的主要成分甲烷被分解成H2、CO2、CO。這種路線占目前工業(yè)方法的80%，其制氫產(chǎn)率為70%—90%。烴類重整制氫技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，從提高重整效率，增強(qiáng)對(duì)負(fù)載變換的適應(yīng)能力，降低生產(chǎn)成本等方面考慮，催化重整技術(shù)不斷得到發(fā)展，產(chǎn)生了不少改進(jìn)的重整工藝，其中包括可再生重整、平板式重整、螺旋式重整、強(qiáng)化燃燒重整等。煤直接液化工藝中一個(gè)重要單元就是的單元就是加氫液化，下面著重介紹幾種工業(yè)上制氫工藝：一、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法蒸汽轉(zhuǎn)化法可以采用從天然氣到石油腦的所有輕烴為原料。主要利用高溫下水蒸氣和烴類發(fā)生反應(yīng)。轉(zhuǎn)化生成物主要為氫、一氧化碳和二氧化碳。該過(guò)程需要消耗大量的能量，只不過(guò)要脫除或分離二氧化碳是件很麻煩的事，雖然目前分離二氧化碳的方法在不斷推出，如變壓吸附法（PSA）、吸收法（包括物理吸收和化學(xué)吸收法），低溫蒸餾法，膜分離法等等，然而，二氧化碳的處理仍是很費(fèi)腦筋，若是直接排入大氣，勢(shì)必造成環(huán)境污染。二、烴類分解生成氫氣和炭黑的制氫方法該方法是將烴類分子進(jìn)行熱分解，產(chǎn)物為氫氣和炭黑，炭黑可用于橡膠工業(yè)及其它行業(yè)中，同時(shí)避免了二氧化碳的排放。目前，主要有如下兩種方法用于烴類分解制取氫氣和炭黑。（1）熱裂解法：將烴類原料在無(wú)氧（隔絕空氣），無(wú)火焰的條件下，熱分解為氫氣和炭黑。生產(chǎn)裝置
5.目前制氫的方法有哪些
(1)太陽(yáng)能電解水制氫。
電解水制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法，效率較高，但耗電大，用常規(guī)電制氫成本比較高。 （2）太陽(yáng)能熱分解水制氫。
將水或水蒸氣加熱到3000K(K是熱力學(xué)單位，3000K約等于3273℃)以上，水中的氫和氧便能分解。這種方法制氫效率高，但需要高倍聚光器才能獲得如此高的溫度。
（3）太陽(yáng)能熱化學(xué)循環(huán)制氫。在水中加入一種或幾種中間物，然后加熱到較低溫度，經(jīng)歷不同的反應(yīng)階段，最終將水分解成氫和氧，而中間物不消耗，可循環(huán)使用。
產(chǎn)生污染是這種制氫方法的主要問(wèn)題。 （4）太陽(yáng)能光化學(xué)分解水制氫。
這一制氫過(guò)程與上述熱化學(xué)循環(huán)制氫有相似之處，在水中添加某種光敏物質(zhì)作催化劑，增加對(duì)陽(yáng)光中長(zhǎng)波光能的吸收，利用光化學(xué)反應(yīng)制氫。 （5）生物光合作用制氫。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，蘭綠藻等許多藻類在無(wú)氧環(huán)境中適應(yīng)一段時(shí)間，在一定條件下都可以進(jìn)行光合放氫。目前，由于對(duì)光合作用和藻類放氫機(jī)理了解還不夠，藻類放氫的效率很低，目前還不能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化產(chǎn)氫。
6.最理想的制氫方法是什么
一、電解水制氫 多采用鐵為陰極面，鎳為陽(yáng)極面的串聯(lián)電解槽（外形似壓濾機(jī)）來(lái)電解苛性鉀或苛性鈉的水溶液。
陽(yáng)極出氧氣，陰極出氫氣。該方法成本較高，但產(chǎn)品純度大，可直接生產(chǎn)99.7%以上純度的氫氣。
這種純度的氫氣常供：①電子、儀器、儀表工業(yè)中用的還原劑、保護(hù)氣和對(duì)坡莫合金的熱處理等，②粉末冶金工業(yè)中制鎢、鉬、硬質(zhì)合金等用的還原劑，③制取多晶硅、鍺等半導(dǎo)體原材料，④油脂氫化，⑤雙氫內(nèi)冷發(fā)電機(jī)中的冷卻氣等。像北京電子管廠和科學(xué)院氣體廠就用水電解法制氫。
二、水煤氣法制氫 用無(wú)煙煤或焦炭為原料與水蒸氣在高溫時(shí)反應(yīng)而得水煤氣（C+H2O→CO+H2—熱）。凈化后再使它與水蒸氣一起通過(guò)觸媒令其中的CO轉(zhuǎn)化成CO2(CO+H2O→CO2+H2)可得含氫量在80%以上的氣體，再壓入水中以溶去CO2，再通過(guò)含氨蟻酸亞銅（或含氨乙酸亞銅）溶液中除去殘存的CO而得較純氫氣，這種方法制氫成本較低產(chǎn)量很大，設(shè)備較多，在合成氨廠多用此法。
有的還把CO與H2合成甲醇，還有少數(shù)地方用80%氫的不太純的氣體供人造液體燃料用。像北京化工實(shí)驗(yàn)廠和許多地方的小氮肥廠多用此法。
三、由石油熱裂的合成氣和天然氣制氫 石油熱裂副產(chǎn)的氫氣產(chǎn)量很大，常用于汽油加氫，石油化工和化肥廠所需的氫氣，這種制氫方法在世界上很多國(guó)家都采用，在我國(guó)的石油化工基地如在慶化肥廠，渤海油田的石油化工基地等都用這方法制氫氣 也在有些地方采用（如美國(guó)的Bay、way和Batan Rougo加氫工廠等）。 四、焦?fàn)t煤氣冷凍制氫 把經(jīng)初步提凈的焦?fàn)t氣冷凍加壓，使其他氣體液化而剩下氫氣。
此法在少數(shù)地方采用（如前蘇聯(lián)的Ke Mepobo工廠）。 五、電解食鹽水的副產(chǎn)氫 在氯堿工業(yè)中副產(chǎn)多量較純氫氣，除供合成鹽酸外還有剩余，也可經(jīng)提純生產(chǎn)普氫或純氫。
像化工二廠用的氫氣就是電解鹽水的副產(chǎn)。 六、釀造工業(yè)副產(chǎn) 用玉米發(fā)酵丙酮、丁醇時(shí)，發(fā)酵罐的廢氣中有1/3以上的氫氣，經(jīng)多次提純后可生產(chǎn)普氫（97%以上），把普氫通過(guò)用液氮冷卻到—100℃以下的硅膠列管中則進(jìn)一步除去雜質(zhì)（如少量N2）可制取純氫（99.99%以上），像北京釀酒廠就生產(chǎn)這種副產(chǎn)氫，用來(lái)燒制石英制品和供外單位用。
七、鐵與水蒸氣反應(yīng)制氫 但品質(zhì)較差，此系較陳舊的方法現(xiàn)已基本淘汰。
7.普遍的制氫方法
生物制氫可以分為光解水制氫、厭氧細(xì)菌制氫、光合細(xì)菌制氫 根據(jù)所用的微生物、產(chǎn)氫原料及產(chǎn)氫機(jī)理不同，生物制氫可以分為光解水制氫、厭氧細(xì)菌制氫、光合細(xì)菌制氫等3種類型，其特點(diǎn)如表1所示。
綠 藻 以水為原料，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化率較高 產(chǎn)氫過(guò)程需要光照，光強(qiáng)度的影響較大，系統(tǒng)產(chǎn)氫不穩(wěn)定，同時(shí)產(chǎn)生的氧對(duì)反應(yīng)有抑制作用。 藍(lán)細(xì)菌 以水為原料， 產(chǎn)氫主要由固氮酶完成，可以將大氣中的N2固定 產(chǎn)氫過(guò)程需要光照， 產(chǎn)氫速率低，產(chǎn)生的氧對(duì)固氮酶有抑制作用 厭氧 細(xì)菌 不需要光照，可連續(xù)產(chǎn)氫，可利用多種有機(jī)質(zhì)做底物，產(chǎn)氫過(guò)程為厭氧過(guò)程，無(wú)氧氣限制問(wèn)題，系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)放大試驗(yàn) 反應(yīng)需控制pH值在酸性范圍內(nèi)，原料利用率低，產(chǎn)物的抑制作用明顯 光合 細(xì)菌 產(chǎn)氫效率高，可利用多種有機(jī)廢棄物作原料，可利用光譜范圍較寬，不存在氧的抑制作用 產(chǎn)氫過(guò)程需要光照，不易進(jìn)行放大試驗(yàn) （1）光解水制氫是光合生物體在厭氧條件下，通過(guò)光合作用分解水，生成有機(jī)物，同時(shí)釋放出氫氣。
其作用機(jī)理和綠色植物光合作用機(jī)理相似，在某些藻類和真核生物（藍(lán)細(xì)菌）體內(nèi)擁有PSⅠ、PSⅡ等兩個(gè)光合中心，PSⅠ產(chǎn)生還原劑用來(lái)固定CO2,PSⅡ接收太陽(yáng)光能分解水產(chǎn)生H+、電子 和O2; PSⅡ產(chǎn)生的電子，由鐵氧化還原蛋白攜帶，經(jīng)由PSⅡ和PSⅠ到達(dá)氫酶，H+在氫酶的催化作用下形成H2。其中，利用藻類光解水產(chǎn)氫的系統(tǒng)稱為直接生物光解制氫系統(tǒng)，利用藍(lán)細(xì)菌進(jìn)行產(chǎn)氫的系統(tǒng)稱為間接光解水產(chǎn)氫系統(tǒng)。
藻類的產(chǎn)氫反應(yīng)受氫酶催化，可以利用水作為電子和質(zhì)子的原始供體，這是藻類產(chǎn)氫的主要優(yōu)勢(shì)。藍(lán)細(xì)菌同時(shí)具有固氮酶和氫酶，其產(chǎn)氫過(guò)程主要受固氮酶作用，氫酶主要在吸氫方向上起作用。
藍(lán)細(xì)菌也能利用水作為最終電子供體，其產(chǎn)氫所需的電子和質(zhì)子也來(lái)自于水的裂解[10]。 (2)厭氧細(xì)菌產(chǎn)氫是利用厭氧產(chǎn)氫細(xì)菌在黑暗、厭氧條件下將有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為氫氣。
目前認(rèn)為厭氧細(xì)菌產(chǎn)氫過(guò)程可通過(guò)丙酮酸產(chǎn)氫途徑、甲酸分解產(chǎn)氫途徑、通過(guò)NADH/NAD+平衡調(diào)節(jié)產(chǎn)氫途徑等三條途徑實(shí)現(xiàn)，丙酮酸產(chǎn)氫途徑和甲酸分解產(chǎn)氫途徑有時(shí)也稱為氫的直接產(chǎn)生途徑[11]，即葡萄糖首先通過(guò)EMP途徑發(fā)酵形成丙酮酸、ATP和NADPH；丙酮酸通過(guò)丙酮酸鐵氧化還原蛋白氧化還原酶被氧化成乙酰輔酶A、CO2和還原性鐵氧還原蛋白，或者通過(guò)丙酮酸甲酸裂解酶而分解成乙酰輔酶A和甲酸，生成的甲酸再次被氧化成CO2，并使鐵氧化還原蛋白還原；最后，還原性鐵氧化還蛋白還原氫酶，所形成的還原性氫酶當(dāng)質(zhì)子存在時(shí)便使質(zhì)子還原生成氫氣。 （3）光合細(xì)菌制氫是利用光合細(xì)菌在厭氧條件下通過(guò)光照將有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為氫氣。
光合細(xì)菌是一類原始的古細(xì)菌，在光照條件下可以將有機(jī)酸轉(zhuǎn)化為分子氫。自1949年美國(guó)生物學(xué)家Gest首次證明光合細(xì)菌（Rhodospirillum? rubrum）在光照條件下的產(chǎn)氫現(xiàn)象后，大量的 研究 表明，光合細(xì)菌產(chǎn)氫是與光合磷酸化偶聯(lián)的固氮酶的放氫作用下產(chǎn)生的。
光合細(xì)菌只含有一個(gè)光合中心，且電子供體是有機(jī)物或還原態(tài)硫化物，所以光合磷酸化過(guò)程不放氧，且只產(chǎn)生ATP而不產(chǎn)生NAD(P)H。與綠藻和藍(lán)細(xì)菌相比，這種只產(chǎn)氫不放氧的特性，可大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，不存在產(chǎn)物氧氣和氫氣分離問(wèn)題，也不會(huì)造成固氮酶的失活[11]。
2 生物制氫技術(shù)現(xiàn)狀及其障礙 氫能已成為兩次能源危機(jī)后各國(guó)政府能源政策的支持重點(diǎn)，而生物制氫技術(shù)被公認(rèn)為未來(lái)替代能源中最有 應(yīng)用 前景的主要技術(shù)，成為目前世界能源 科學(xué) 技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，促進(jìn)了生物制氫技術(shù)的諸多進(jìn)展。 作為生物制氫技術(shù)中研究最早的制氫途徑，藻類（藍(lán)細(xì)菌）能直接利用水和太陽(yáng)光進(jìn)行產(chǎn)氫，被認(rèn)為最具有前途的制氫途徑，也是目前生物制氫中研究最多的技術(shù)。
目前，美國(guó)、日本、歐盟、中國(guó)等在藻類分子生物學(xué)、耐氧藻類開(kāi)發(fā)、促進(jìn)劑等技術(shù)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，并開(kāi)發(fā)了各式生物反應(yīng)器，完成了藻類制氫從實(shí)驗(yàn)室逐步走向?qū)嵱玫霓D(zhuǎn)化[13~16]。但在藻類的產(chǎn)氫過(guò)程中同時(shí)伴隨著氧的產(chǎn)生，反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣除了能與生成的氫氣反應(yīng)外，還是氫酶活性的抑制劑，從而影響系統(tǒng)的產(chǎn)氫速率；同時(shí)當(dāng)光強(qiáng)較大時(shí)，其主要進(jìn)行CO2的吸收并合成所需的有機(jī)物質(zhì)。
因此，藻類產(chǎn)氫不穩(wěn)定且易被其副產(chǎn)品氧氣所抑制[17],[18]。與藻類相似，藍(lán)細(xì)菌在產(chǎn)氫的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生氧氣，而氧是固氮酶的抑制劑。
通過(guò)基因工程改變?cè)孱惖幕蛱岣咴孱惖哪脱跄芰κ悄壳暗闹饕芯?內(nèi)容 ，并已取得了一些進(jìn)展[19]。 厭氧細(xì)菌產(chǎn)氫由于不依賴光照，在黑暗條件下就可進(jìn)行產(chǎn)氫反應(yīng)，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氫反應(yīng)器的工程放大試驗(yàn)，加之厭氧細(xì)菌能利用多種有機(jī)物質(zhì)作為制氫反應(yīng)原料，可使多種工農(nóng)業(yè)有機(jī)污水得到潔凈化處理，有效地治理了環(huán)境污染，同時(shí)還產(chǎn)生潔凈的氫氣，使工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物實(shí)現(xiàn)了資源化利用，也被認(rèn)為是較為理想的產(chǎn)氫途徑，引起了國(guó)內(nèi)外氫能 科技 工作者的青睞，尤其是中國(guó)在厭氧產(chǎn)氫細(xì)菌選育、產(chǎn)氫機(jī)理和工程技術(shù)等方面取得了令人矚目的研究進(jìn)展。
但在研究中發(fā)現(xiàn)，該途徑存在厭氧細(xì)菌在發(fā)酵制氫過(guò)程中的產(chǎn)氫量和原料利用率均比較低等問(wèn)題。其主要原因是：從厭氧產(chǎn)氫菌細(xì)胞生存的角度看。
