綠氫、灰氫、藍氫是什么？我國制氫方法比較分析

2023-04-27 19:30:07 作者：C-C 11018

1 灰氫、綠氫、藍氫是什么

氫能源根據生產來源劃分，就能夠將其劃分成“灰氫”、“藍氫”和“綠氫”三類?！盎覛洹敝傅氖峭ㄟ^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，碳排放強度相對較低但捕集成本較高;“綠氫”指的是采用風電、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。我國的現實情況是我國氫氣主要來自灰氫。

2 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。碳產生還原作用并為置換反應提供熱。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，副產品為焦爐煤氣;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)等反應轉化成氣體產物。

(2)天然氣制氫：因為天然氣的主要成分是甲烷(CH4)，本身有氫。相較于煤制氫，天然氣制氫產量高、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氫化合物與氧氣、水蒸氣反應生成氫氣和二氧化碳。這個過程在一定的壓力下進行，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 1m3氫氣與 0.5m3氧氣的電耗為 4-5kWh。根據熱力學原理，電解水制得 1m3氫氣和 0.5m3氧氣的最低電耗要 2.95 度電。根據石油和化學工業規劃院統計，我國電解水制氫裝置約 1500-2000 套，產量約 10-20 萬噸。與大規模光伏發電或風力發電配套的電解水制氫裝置正在進行小規模示范。

(5)生物質制造氫氣：生物質產生的范圍比較廣，家庭、農業、林業等均可產生，生物質能夠用來生產氫氣，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生的沼氣等。生物質能夠采用成熟的技術氣化，甚至在氣化過程中與煤或廢塑料共同反應，如果與碳捕獲技術結合，就有可能生產出負碳氫。沼氣有額外的凈化要求，可以通過類似于蒸汽甲烷重整(SMR)的過程進行改造以產生氫氣。

(6)工業副產氫氣凈化：焦爐氣、氯堿、丙烷脫氫制丙烯和乙烷裂解制烯烴副產的粗氫氣能夠經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。