氢气既可用作化工原料和工业气体,又可用作能量载体。氢能源作为零碳能源,是实现“碳达峰、碳中和”双碳目标的理想解决方案。作为未来能源的发展新星,氢能的应用范围越来越广泛,主要应用领域有汽车、航空、船舶、军事、冶金、建筑供热等。
一、制氢方式简介
目前国内制氢的方式主要有:煤制氢;天然气制氢;甲醇制氢;工业副产制氢;炼厂气制氢;焦炉煤气制氢;电解水制氢;氨分解制氢等。氢能按照生产来源分为灰氢、蓝氢和绿氢,灰氢是指利用化石燃料石油、天然气和煤制取的,这种方式虽然成本低,但是碳排放量大;蓝氢也是通过煤或天然气等化石燃料转化制取,但结合了碳捕集、利用与封存(CCUS)技术来减少碳排放,这个过程中碳捕集成本比较高;绿氢是通过使用再生能源(如太阳能、风能、核能等)制造的氢气,例如通过可再生能源发电进行电解水制氢,在制氢过程零碳排放。
虽然我国目前主要是依靠灰氢来获取氢气,占63.5%,但作为清洁能源的绿氢是未来发展之势,它在2022年北京冬奥会作为绿色能源被大量使用,冬奥会火炬燃料全部替换为氢能,并且氢燃料车辆投入是东京奥运会的两倍。
二、氢纯度监测
灰氢或蓝氢制取过程中,如煤制氢、焦炉气制氢、甲醇制氢等,会含有从原料中带进的杂质以及一些副产物,常见的微量杂质有水分、氧气、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物等。电解水等绿氢制取中会带有微量氧和水分。
氢纯度要求:
氢气目前主要分为工业用氢和燃料电池用氢,分别都有相应的标准对氢纯度及杂质做出了规定。GB/T 3634.1-2006是对工业用氢的标准要求;GB/T 3634.2-2011氢气第2部分,规定了纯氢、高纯氢和超纯氢的技术要求等;GB/T16942-2009中对电子工业用氢进行了规定;GB/T 37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》和ISO 14687:2019 Hydrogen fuel quality—Product specification是对质子交换膜燃料电池汽车用氢品质技术指标要求进行了说明。