1.1 燃料电池用氢气燃料的制备的研究现状

目前影响燃料电池大规模应用的因素除了燃料电池本身存在的问题外，一个主要障碍是氢燃料的制备和储存问题。因为氢气的制备是氢能应用的基础，氢气的储存是氢能能否得到规模应用的关键。本次论文主要调查研究氢气的制备工艺。

1.2 我国氢气制取方法的现状

氢气是清洁能源，也是重要的化工原料。氢气的制取都是从一次能源转化而来，目前我国制取氢气的方法主要有：煤、焦碳气化制氢，天然气或石油产品转化制氢，各种工业生产的尾气回收或焦化厂、氯碱厂付产氢以及水电解制氢等。作为化工原料的含氢气体基本采用化石燃料制取，而作为工业氢气、石化行业加氢用的氢气，基本采用含氢气体或工业生产的含氢尾气利用变压吸附法(PSA)或膜法分离或水电解法制取，这些制取方法国内外均有成熟经验。

化石燃料#8212;#8212;煤、石油、天然气是我国目前生产氢气的主要原料。以煤为原料制取的焦炉气、水煤气、半水煤气等是当前我国生产合成氨、甲醇等的主要氢源，以石油、天然气转化制取的CO H₂的合成气也是合成氨、甲醇的熏要氢源。为获得纯度为≥99％的氢气，需将上述的含氢气体(CO H₂)，经过水蒸汽变换(CO H₂O→H₂ CO₂)获得H₂、CO₂混合气，经过变压吸收法、膜法分离等方法制取纯度gt;99％的氢气；其解吸气或尾气可作为燃料气进行利用。天然气、煤制气转化制取氢气的技术经济性，主要取决于装置的规模、转化炉的类型以及整个系统的热利用状况等因素。我国目前变压吸附法制取纯度大于99％的装置能力可达每小时数十万立方米。

1.2.1 水电解制氢

设备简单、运行可靠、管理方便，不产生污染，制得的氢气纯度较高、杂质含量少，可应用于各种使用氢气的场所。唯一的缺点是电能消耗较大，通常情况下电解氢气的成本较高。目前商品化的水电解制氢装置的操作压力有常压、低压和中压，国内批量生产的压力水电解制氢装置的压力为0.8～3.0MPa。操作温度为8O℃～90℃，氢气纯度≥99．7％，氧气纯度为≥99．5％ ，单位制氢电能消耗最低可小于4．5 kW#183;h／Nm³#183;H₂。我国每年有近百套氢气产量为≤350Nm³／h的水电解制氢装置投入使用。设备使用寿命20～40年。近年来，由于”氢能”受到世界各国的关注，低电能消耗的水电解制氢装置正在研制中，据报导日本的科技人员研制的水电解制氢装置(实验型)，单位制氢电能消耗仅3．8 kW#183;h／Nm³#183;H₂。

1.2.2 焦炉煤气中氢的回收利用

我国目前年产焦碳6000万吨以上，钢铁工业企业的焦碳生产约占60％，其余为独立焦化厂生产。生产焦碳的同时可得到含氢气量为50％-60％的焦炉煤气，生产一吨焦碳可获得420Nm³左右的焦炉煤气，年产焦炉煤气可达250亿立方米；若以变压吸附法从焦炉煤气中提纯氢气将可得到150亿立方米，这种提纯氢气的装置在宝钢、武钢、太原钢厂、邯鄣钢厂、攀枝花钢厂等的焦化厂以及厂家庄焦化厂、威远焦化厂、山西焦化厂等企业已经运行多年，具有成熟的经验。

1.2.3 氯碱厂付产氢的回收