氫福灣為您講解如何獲得氫氣？

來源：發(fā)布時間：2023-01-16

氫燃料電池需要兩種主要原料，一種是氫，另一種是氧。氧氣說起來容易，而且可以在任何時間從任何地方獲得。關(guān)鍵是氫。在地球上，幾乎沒有氫可以直接用于燃料電池。氫以化合物的形式與其他各種元素存在，也就是說，如果你想獲得氫，你必須從化合物中提取氫。

有很多這樣的化合物。水和有機(jī)化合物是典型的富氫化合物。然而，從這些化合物中提取氫需要能量。能量從何而來?傳統(tǒng)的是化石燃料。例如，火力發(fā)電廠產(chǎn)生的電力被用來電解水以生產(chǎn)氫氣。這種技術(shù)非常簡單，已經(jīng)實(shí)用，可以穩(wěn)定的大規(guī)模生產(chǎn)，而且價(jià)格也很便宜。但它也有明顯的問題。也就是說，使用氫燃料電池的重要目的之一是減少化石燃料的使用。一方面，它可以避免化石燃料的污染，另一方面，它也可以節(jié)省寶貴的化石燃料。所以在提取氫氣時，理想的狀態(tài)是盡量不使用化石燃料。

不使用化石燃料獲得氫氣的方法是利用太陽能、風(fēng)能等自然資源發(fā)電，并利用其電解水生產(chǎn)氫氣。我們暫時不會考慮在生產(chǎn)太陽能電池板和風(fēng)力渦輪機(jī)時是否消耗化石燃料。單從這種方法來看，它不需要化石燃料的參與，自然也不排放二氧化碳，但這種方法的缺點(diǎn)就更加明顯了。首先，它的穩(wěn)定性不好。根據(jù)自然能源類型的不同，氫的產(chǎn)量會有很大差異。其次，雖然該方案在技術(shù)上可行，但發(fā)電成本很高，因此制氫成本較高。你太貴，買不到，所以沒有存在的必要。

化石燃料發(fā)電不行，自然能源發(fā)現(xiàn)也不行，那么到底該怎么辦呢？好在目前，由于化石燃料的儲量還算湊合，同時對于二氧化碳的排放，全世界也并沒有過于嚴(yán)格的限制，所以我們沒有必要必須得采用新能源來發(fā)電。目前，主要的制氫方法是通過天然氣來制氫，天然氣的主要成分是甲烷，甲烷與水蒸氣一起加熱就會生成一氧化碳和氫氣，之后，將一氧化碳和水蒸氣加熱，還會生成二氧化碳和氫氣，用這種方法制造氫氣成本低廉，要比化石燃料提供電能來電解水的成本低很多，而且也可以穩(wěn)定大規(guī)模地生產(chǎn)，所以現(xiàn)在的氫氣基本上都是由天然氣制成的。

然而，這種方法終究不是長久之計(jì)。首先，二氧化碳排放仍然存在。其次，天然氣的儲量也有限。所以我們現(xiàn)在需要找到其他的解決方案。氫還能是什么呢?
一個有希望的解決方案是將氫提煉成工業(yè)產(chǎn)品的副產(chǎn)品。事實(shí)上，在一些工業(yè)產(chǎn)品的制造過程中，氫會以副產(chǎn)物的形式產(chǎn)生。例如，在氫氧化鈉生產(chǎn)、乙烯、煉鐵等過程中，都會產(chǎn)生氫氣。

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以生產(chǎn)氫氧化鈉為例，這個氫氧化鈉就是工業(yè)上俗稱的苛性鈉，生產(chǎn)苛性鈉是通過電解氯化鈉也就是食鹽水溶液來制造的。當(dāng)電流通過氯化鈉的水溶液時，氯化鈉分解出的氯離子會在陽極變?yōu)槁葰?，并將鈉離子留在水中。另一方面，通過電解，水分子中的氫原子會在陰極變?yōu)闅錃?，使得水溶液中的水分子分解出氫氧根離子。如此一來，液體就會變成含有高濃度鈉離子與氫氧根離子的水溶液，從中就可以得到氫氧化鈉?？梢姡ㄟ^這種方法產(chǎn)生的氫氣，事實(shí)上與電解水并沒有什么不同，但在這里，我們的目的并不是制取氫氣，氫氣只是作為主產(chǎn)物苛性鈉的副產(chǎn)物，這就是一舉兩得的好辦法，而且這樣制取的氫氣擁有較高的純度。

還比如在煉鐵、煉鋼的過程中，有一道工序是把煤放在焦?fàn)t中加熱，來做出名為焦炭的炭塊。在這一過程中，焦?fàn)t中產(chǎn)生的氣體被稱為焦?fàn)t煤氣，其中55%左右是氫氣，30%左右是甲烷，剩下的是一氧化碳與二氧化碳，事實(shí)上，這些成分就是煤的氣化產(chǎn)物。

類似的氫氣作為副產(chǎn)物的情況還有很多，總的來看，相比于用天然氣從頭制造氫氣這一方法，使用作為副產(chǎn)物的氫氣，其費(fèi)用更低，雖然也排放二氧化碳，但是這個鍋氫氣不需要背，背鍋的是主產(chǎn)物。所以鑒于這些好處，目前，對工業(yè)產(chǎn)品副產(chǎn)物氫氣的精煉，有很多已經(jīng)開始了實(shí)用化。

不過，這一方法也存在點(diǎn)兒問題，那就是獲得的氫氣少。就比如生產(chǎn)苛性鈉，除非就是有需求，否則我們不會為了制造氫氣而搞一大堆苛性鈉出來。另外，電解氯化鈉水溶液時的電能，也主要來自化石燃料的燃燒。而至于煉鐵、煉鋼的副產(chǎn)物，事實(shí)上，焦?fàn)t煤氣人們并沒有浪費(fèi)，而是大部分進(jìn)一步用作了煉鐵廠的原料，所以其中所含的氫氣很少會被單獨(dú)拿出來?？傊胍竿碑a(chǎn)物來提供大量的氫氣，這不是簡單事兒。

以上所有這些方法，都是目前可行的方案，顯而易見的是，每一個的短板都很明顯，這也正是目前氫燃料電池?zé)o法廣泛應(yīng)用的原因。

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