氫氣的存儲(chǔ)和運(yùn)輸是實(shí)現(xiàn)其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是面臨的主要挑戰(zhàn)之一。氫氣密度低,常溫常壓、能量密度小,需要通過壓縮、液化或化學(xué)吸附等方式進(jìn)行存儲(chǔ)。壓縮氫氣是常見的方法,將氫氣壓縮至狀態(tài)存儲(chǔ)在特制的氣瓶中,廣泛應(yīng)用于氫燃料電池汽車等領(lǐng)域。液化氫氣則需將氫氣冷卻至極低溫度(約-253℃)使其液化,以提高存儲(chǔ)密度,但液化過程能耗高,對存儲(chǔ)設(shè)備的絕熱性能要求極高。在運(yùn)輸方面,氣態(tài)氫氣可通過管道輸送,但管道建設(shè)成本高昂,且對管道材質(zhì)要求特殊,需防止氫氣滲透。液態(tài)氫氣運(yùn)輸則適合長距離、大規(guī)模運(yùn)輸,但同樣面臨低溫保存和運(yùn)輸設(shè)備成本高的問題。近年來,固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)取得了一定進(jìn)展,利用金屬氫化物等材料吸附氫氣,在需要時(shí)釋放,具有安全性高、存儲(chǔ)密度較大等點(diǎn),為氫能源的存儲(chǔ)和運(yùn)輸開辟了新的途徑。 吸附劑是變壓吸附提氫技術(shù)的關(guān)鍵。甘肅小型變壓吸附提氫吸附劑
變壓吸附提氫的挑戰(zhàn)與機(jī)遇:盡管變壓吸附提氫技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn),但在實(shí)際應(yīng)用過程中仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如,如何進(jìn)一步提高吸附劑的吸附能力和再生效率、如何降低能耗和生產(chǎn)成本等問題仍需解決。同時(shí),隨著新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和氫氣需求的不斷增加,變壓吸附提氫技術(shù)也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。變壓吸附提氫的未來展望:未來,變壓吸附提氫技術(shù)有望在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的進(jìn)一步降低,變壓吸附提氫將成為氫氣提純領(lǐng)域的主流技術(shù)之一。同時(shí),該技術(shù)還將與其他清潔能源技術(shù)相結(jié)合,共同推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)。重慶變壓吸附提氫吸附劑價(jià)格先進(jìn)的變壓提氫吸附劑能快速達(dá)到吸附平衡。
傳統(tǒng)工業(yè)化路徑??化石能源制氫??蒸汽甲烷重整(SMR)?:以天然氣為原料,通過高溫催化反應(yīng)生成氫氣,成本約1.5-2.5美元/千克,但碳排放量達(dá)10-12 kg CO?/kg H??13。?煤氣化?:利用煤炭與水蒸氣反應(yīng)生成合成氣(H?+CO),中國富煤地區(qū)普遍采用,能效約50-60%?13。?工業(yè)副產(chǎn)氫??氯堿工業(yè)?:電解食鹽水副產(chǎn)高純度氫氣(99.9%),中國年副產(chǎn)量超300萬噸,但利用率不足20%?35。?焦?fàn)t煤氣?:含氫量55-60%,需變壓吸附(PSA)提純,山西等地就近用于氫燃料電池車?56。
變壓吸附提氫技術(shù)基于吸附劑對不同氣體吸附能力的差異,并通過壓力的周期性變化實(shí)現(xiàn)氣體的分離與提純。在特定條件下,吸附劑對混合氣中的雜質(zhì)氣體,如二氧化碳、一氧化碳、甲烷和水等,展現(xiàn)出更強(qiáng)的吸附親和力,而氫氣則相對難以被吸附,從而得以通過吸附床層流出。當(dāng)吸附劑吸附飽和后,降低系統(tǒng)壓力,被吸附的雜質(zhì)氣體從吸附劑表面脫附,使吸附劑有吸附能力,這一過程稱為再生。通過多個(gè)吸附塔的交替操作,實(shí)現(xiàn)連續(xù)的氫氣提純。該技術(shù)的在于吸附劑的選擇,吸附劑的性能直接決定了氫氣的純度和回收率,以及裝置的運(yùn)行成本和穩(wěn)定性。常見的吸附劑有活性炭、分子篩和活性氧化鋁等,它們在不同的壓力、溫度和氣體組成條件下,對雜質(zhì)氣體表現(xiàn)出獨(dú)特的吸附特性,這些特性為優(yōu)化變壓吸附工藝提供了基礎(chǔ)。 好的的變壓提氫吸附劑具備高選擇性吸附能力。
碳分子篩的微孔分布狹窄,具有獨(dú)特的篩分效應(yīng)和選擇吸附性,使其成為變壓吸附提氫的重要吸附劑。在吸附過程中,氧氣、氮?dú)獾葰怏w分子因動(dòng)力學(xué)直徑與碳分子篩微孔匹配,被優(yōu)先吸附,氫氣則快速通過吸附床層。某金屬熱處理廠采用碳分子篩吸附劑的 PSA 提氫設(shè)備,將含氫量 50% 的混合氣體提純至 99% 以上,為金屬熱處理工藝提供高純度氫氣保護(hù)氣。但碳分子篩對雜質(zhì)氣體較為敏感,原料氣中的焦油、粉塵等污染物,會(huì)堵塞碳分子篩的微孔,降低其吸附性能。所以,在原料氣進(jìn)入 PSA 裝置前,需配置高效的預(yù)處理設(shè)備,如過濾器、除油器等,去除其中的雜質(zhì),保證碳分子篩吸附劑的正常運(yùn)行,延長其更換周期,為金屬熱處理過程提供穩(wěn)定可靠的氫氣來源。吸附劑的再生與循環(huán)利用有助于降低變壓吸附提氫的整體成本。山西國內(nèi)變壓吸附提氫吸附劑
在變壓吸附過程中,吸附床內(nèi)吸附劑解吸時(shí)依靠降低雜質(zhì)分壓實(shí)現(xiàn)的。甘肅小型變壓吸附提氫吸附劑
常見吸附劑種類:目前,在變壓提氫工藝中常用的吸附劑有活性炭、分子篩和活性氧化鋁等。活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積,對多種有機(jī)雜質(zhì)和部分無機(jī)雜質(zhì)有良好的吸附性能,價(jià)格相對較低且來源***。分子篩則具有均勻的微孔結(jié)構(gòu),根據(jù)分子尺寸和形狀進(jìn)行篩分吸附,對水、二氧化碳等極性分子有很強(qiáng)的吸附選擇性,能夠深度脫除雜質(zhì)。活性氧化鋁對水和某些酸性氣體有較好的吸附能力,常作為預(yù)處理吸附劑用于脫除原料氣中的水分。甘肅小型變壓吸附提氫吸附劑