9种工业制氢技术

1. 天然气制氢（蒸汽重整法）

原料：天然气（主要成分CH₄）、干气、石脑油等轻烃。

反应式：

• 蒸汽重整反应：CH₄ + H₂O → CO + 3H₂（吸热，800-900℃镍基催化剂）
• 水煤气变换反应：CO + H₂O → CO₂ + H₂（放热，铁铬/铜锌催化剂）
   

• 氢气纯度达99%-99.999%，能耗低（0.42-0.48 Nm³天然气/Nm³H₂）；
• 需配套脱硫工艺（如ZnO脱硫）防止催化剂中毒；
• 占全球制氢量70%，但碳排放高（灰氢），需结合CCS技术转型蓝氢。

2. 甲醇制氢

原料：甲醇（CH₃OH）、水蒸气。

反应式：

• 裂解反应：CH₃OH → CO + 2H₂（吸热）
• 变换反应：CO + H₂O → CO₂ + H₂（放热）
• 总反应：CH₃OH + H₂O → CO₂ + 3H₂（220-280℃，铜锌催化剂）

   

• 设备紧凑，适合中小规模（50-50000 Nm³/h），甲醇单耗0.50-0.60 kg/Nm³H₂；
• 对比电解水节电90%，成本降40-50%；
• 西南化工院技术成熟，国内近百家企业应用。

3. 水电解制氢

原料：纯水或碱性电解液（KOH/NaOH）。

反应式：

• 阴极：4H₂O + 4e⁻ → 2H₂ + 4OH⁻
• 阳极：4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e⁻
• 总反应：2H₂O → 2H₂ + O₂（槽压1.8-2.0V）
  
   

• 绿氢核心路径，纯度>99.9%，但能耗高（4.0-4.5 kWh/Nm³H₂）；
• 技术路线：碱性电解（ALK）成熟廉价，PEM效率高但成本贵，AEM为新兴方向。

4. 焦炉煤气制氢

原料：焦炉煤气（炼焦副产品）。

反应式：

• 主要成分：H₂（55-60%）、CH₄（23-27%）、CO（6-8%）
• 提纯反应：经变压吸附（PSA）分离氢气：H₂（吸附）→ H₂（解吸）

   

• 副产氢成本低（约2.46-2.69元/m³），但含硫需深度净化；
• 适用焦化企业，产能可达20000 Nm³/h。

5. 水煤气制氢

原料：无烟煤或焦炭、水蒸气。

反应式：

• 水煤气生成：C + H₂O → CO + H₂（吸热，1000℃）
• 变换反应：CO + H₂O → CO₂ + H₂（中温铁铬催化剂）

• 原料易得，但流程复杂（需6阶段循环操作），效率仅55%；
• 煤气含CO（38.5%）、H₂（48%），需多级净化。

6. 电解食盐水制氢（氯碱工业副产）

原料：饱和食盐水（NaCl溶液）。

反应式：

• 阴极：2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑
• 阳极：2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻
• 总反应：2NaCl + 2H₂O → Cl₂↑ + H₂↑ + 2NaOH

   

• 氢气为烧碱生产副产品，纯度低需脱氯；
• 离子交换膜技术避免产物混合。

7. 酿造工业副产制氢

原料：玉米发酵废气（含丙酮、丁醇、H₂）。

反应式：

• 发酵反应：C₆H₁₂O₆ → CH₃COCH₃ + CH₃CH₂CH₂OH + H₂ + CO₂（生物发酵）
• 提纯：PSA或膜分离提取氢气

   

8. 铁与水蒸气制氢（淘汰技术）

反应式：3Fe + 4H₂O(g) → Fe₃O₄ + 4H₂（>700℃，转化率低）

缺点：需持续高温蒸汽、铁粉消耗大，工业化经济性差。

9. 太阳能制氢

技术路线：

• 光催化分解水：2H₂O →（TiO₂催化剂）→ 2H₂ + O₂（效率<10%）
  
• 光伏电解水：太阳能 → 电能 → 电解水制氢（效率15-25%）
  

• 热化学循环：如硫碘循环（H₂SO₄ → SO₂ + H₂O + 0.5O₂，2HI → I₂ + H₂）
  

前景：绿氢理想路径，但成本高、效率待突破。

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根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2020）》预测，2030年中国氢气需求量达3715万吨，2050年达9690万吨。有分析认为，电解水制氢将逐步作为中国氢能供应的主体，在氢能供给结构的占比将在2040、2050年分别达到45%、70%。 因此，在“双碳”背景下，电解水制氢项目成为了市场关注的热点话题。为促进行业信息流通，艾邦建有制氢产业交流群，聚焦氢气生产、碱水/PEM电解槽（隔膜、极板、催化剂、极框、密封垫片等）、PPS、质子交换膜、钛金属、镍网等产业链上下游，设备，材料，配件等配套资源，欢迎大家加入