摘 要

化石能源的日益枯竭导致了国际油价的不断攀升，同时也迫使各国都在寻求新型能源来作为未来的主要使用能源，氢气由于拥有良好的清洁性和高效性完美符合了人们对于未来能源的预期，也使得氢能源拥有了巨大的发展潜力。汽车产业作为能源消耗的大户，以及我国的支柱性产业，也在积极寻求技术上的突破与创新，以跟上世界发展的潮流。在目前新能源汽车相关技术的开发中，以氢燃料电池为能源的新能源汽车发展方向具有良好的发展前景，许多大型汽车企业都在致力于该方向上的研究。

目前偏高的制氢成本限制了氢能源汽车的使用和推广，因此如何低成本、高效地获得满足使用要求的氢气成为了研究人员所要面临的重要问题。通过梳理国内外关于制氢技术发展状况的研究，本文主要介绍了化石能源制氢法，生物制氢技术，金属热化学制氢技术，水解制氢技术等方法，通过比较分析这些技术的特点和适用性，再结合各国对于各制氢技术的使用发展现状，预测了未来制氢技术的发展方向。

关键词：化石能源制氢法；生物制氢技术；金属热化学制氢技术；水解制氢技术

Abstract

All the world have been trying to find a new type of energy to take the place of fossil fuel as the major using energy in the future for the depletion of fossil energy which leads to constant rise on the price of fossil energy. Hydrogen is considered to be a promising and perfect alternative energy because of its character of environment-friendly and high-efficiency. Automobile industry, as not only a big energy consumer but also one of the most important industries of our country, is also trying to make breakthroughs and innovations in order to catch up with the development of the world. In the field of new energy automobile, many big automobile companies have invested a lot and hydrogen fuel battery is seen as a potential which attracts a lot of researchers.

But the expensive cost has limited the use of hydrogen. How to produce hydrogen with high efficiency and low cost is one big problem researchers need to face. By carding researches all over the world, this paper has introduced Hydrogen production from fossil fuels, Biological hydrogen production, Hydrogen production by Metal thermalization, hydrolysis hydrogen production and so on. By analyzing the characteristics of these methods and the development of these ways of hydrogen production in different countries, we can predict the future of the hydrogen production.

Key Words: Hydrogen production from fossil fuels; Biological hydrogen production; Hydrogen production by Metal thermalization; hydrolysis hydrogen production

目录

第1章.绪论 4

第2章.化石能源制氢 6

2.1甲烷蒸汽转化法(SMR:Stea Methane Reformation) 6

2.2煤气化制氢法 8

章节小结 9

第3章生物制氢 10

3.1热化学转化技术 10

3.2微生物转化技术 11

第4章.金属反应制氢 13

4.1两步法热化学循环分解水制氢 13

4.2铝水反应制氢 15

4.3硼氢化钠水解制氢 16

章节小结 17

第5章.水解制氢 18

5.1电解水制氢 18

5.2光解水制氢 19

章节小结 20

第6章.各制氢技术比较分析及各国制氢技术发展现状 21

6.1各制氢技术比较分析 21

6.1.1化石能源制氢 21

6.1.2生物制氢 21

6.1.3金属反应制氢 22

6.1.4水解制氢 25

6.2各国制氢技术发展现状 25

总结 27

参考文献 28

致谢 30

第1章 绪论

汽车工业无论在世界上任何国家都属于能源消耗大户，但随着化石燃料资源的日益枯竭以及使用化学燃料而引发的日益严重的环境问题，汽车工业也在寻求自身能源问题上的升级转型，目前比亚迪，丰田，奔驰等著名汽车企业都推出了自己的混动/全电动等新能源车型，而特斯拉全电动汽车的风靡也在预示着新能源汽车在未来将成为世界主流汽车的发展方向。与此同时国际社会也在迫切地寻找一种更加清洁，高效且储量丰富的新能源来作为化石能源的替代品。而由于氢气（H₂）作为燃料时，燃烧产物只有H₂O（燃烧化学反应式：2H₂ O₂═2H₂O（△H=-572kJ/mol),既没有环境污染物产生，同时氢燃烧的热值高居各种燃料之冠，经测定，每千克氢气燃烧放出的热值高达1.4*10^8J，为石油热值的3倍多。且由于它贮存体积小，携带量大，行程远，因而被人们视为未来理想的化石燃料替代品，对于氢气的研究也一直保持较高的热度。目前汽车工业中最理想的能源设计则是氢燃料电池，其不仅拥有当前存在的充电式电动汽车高效，安静，清洁，无废弃排放等优点，相比于后者，该设计拥有更高的能量储存与更低的充能时间需求。然而氢燃料电池汽车对于氢气有着巨量需求，因此高效清洁的低成本氢气大规模制取技术成为了氢燃料电池汽车发展所面临的重要挑战。

早在18世纪末以前，人类已经发现并开始尝试制取氢气，初期的工艺是利用特定金属如铁，锌等与稀硫酸，稀盐酸反应来进行制取，但该方法成本过高且效率极低。发展至今，氢气的制取方式已经较为丰富，这些方法利用各式能量来源，即降低了氢气制取的成本及操作限制，又大幅提高了氢气的制取效率，是人类在能源发展史上的长足进步。国内外目前的氢气制取方式有：