氢气过滤研究现状及其在汽车领域的应用
摘要：温州二手车交易网随着化石燃料的使用量逐渐增加，但由于地球温室效应所带来的反常天气，如海水气温增加，以及地球沙漠化、飓风等将更令人担忧，预计二零五零年化石燃料的需求量将猛增至目前的一点五倍以上，且作为工业主要燃料的原油生产已接近历史最高峰，同时全球的原油价格将受经济危机因素和原油产区的国家资源保护主义政策等原因的制约而不断增加，全球正以少碳，脱碳为主要目标，积极寻求持久的绿生态再生能源。使用由太阳光等天然能量和水生成并用的氢能，因其周而复始永远可被循环使用，且来源广阔，对地球环境生态良好，可以很好地取代传统化石燃料作为汽油等工业产品未来最主要的替代燃料，并有着非常广阔的市场【4】。它的研究与运用，对于人类经济社会的可持续发展有着重要意义。
关键词：氢气；汽车；应用；过滤；
氢能是一种非常环保的能源，它不同于煤炭、石油、天然气等不可再生能源。氢能具有能量密度高、重量轻、使用范围广等优点。目前，氢能主要开发为氢燃料汽车电池，但尚未广泛应用于人们日常生活的各个方面。要使这种环保的新能源覆盖我们生活的方方面面，取代传统的不可再生能源，就必须将氢能与其他能源消费产品相结合，开发氢能更多的使用功能。
氢能源是一种新型清洁能源载体，当氢能源发生燃烧反应时，产生的产物主要是液态水或气态水。对环境生态起到了很好的作用，并且可以替代传统的化石燃料，成为未来汽油等汽车行业的主要替代燃料，因此有着非常广阔的市场[1]。它的研究和应用对人类经济和社会的可持续发展具有重要意义。
一、研究现状
1.由美国以相对低廉的制造费用，生产能够达到欧洲LEV-ⅱ排放标准的汽车，经过了将近些年的工作，也获得了实质性的结果。经过测试考核，由Ford公司所研制的H. I. C.E在不使用任何催化转换装置的状况下，尾气排放HC和CO很低都接近于零，而NOx的排放量却非常低，甚至全部发动机危害物排放量都超过了LEV-o污染国家标准；H. I. C.E的(14~15)B1,A/F（空燃比）已经达到现代汽油机的水准，但热效率比现在的汽油机高出百分之十五左右，并可能增加到百分之二十五；由于H. I. C.E引入了稀薄燃煤工艺技术，有效减少了发电机的最大引燃高温，进而使NOx的总排放量超过了极低的程度。《可再生能源法》已经于2006年元旦实施。在研究替换能源过程中，世界各个国家车用能源的研发重点与核心是在汽车行业中应用氢能源。氢能的优点是其他能源不可超越的，包括高热值，燃
烧氢气的放热量为11061kJ/kg，甲烷则为50054kJ/kg，汽油热值是44467kJ/kg，乙醇是7006kJ/kg；氢气燃烧没有任何污染性，与氧气作用后能够促进水的生成，作用过程中同样不污染环境；具有可再生特点，广泛来源，化石燃料、生物质、水中都含有大量氢或氢源。
二、氢气过滤研究特点及发展趋势
（一）氢气过滤的研究特点
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氢是一种重要的工业原料，更是一种清洁能源，具有清洁环保、储能高效、应用丰富等多个特点。
1.氢能是制取方式多样、清洁环保的二次能源
古斯特和幻影的区别氢的制取方式多种多样，目前国内的制取方式主要有：煤制氢、甲醇制氢、天然气制氢、工业副产制氢、炼厂气制氢、电解水制氢、焦炉煤气制氢等。氢经过化学反应直接转化成电能和水，没有污染物的排放，比汽油、柴油等化石资源更清洁更环保。
2.氢能是非常棒的能源互联介质
电力、热力、液体燃料等能源之间的转化需要氢能作为转化介质，是目前唯一能实现各种能源转化和优化的途径。当前主要的能源体系是电网、热网和油气管网，氢能借助燃料电池技术可以进行不同能源之间的转化，还可以把化石燃料与再生能源转化成热力和电力，逆反应产生的氢燃料可以替代化石燃料，可以进行能源储存，因此氢能可以轻松地在各种能源之间进行转化，是非常理想的能源互联介质。
（二）氢气过滤的发展趋势
氢能作为一种二次能源，只能通过人工制备才能获得。因此，要想开发氢能，就必须开发相应的制备技术。目前，常见的制氢方法有水分解法、碳化氢和物质分解法、自然资源制氢法、微生物制氢法等。但是，这些方法和技术并不能使新能源得到广泛的应用，因为制造成本太高，产出规模相对较低。目前，最常见的制氢方法是利用化石燃料制氢，但这种方法效率低，而且制氢过程伴随着其他化石能源的消耗，对环境造成很大的污染，一般都很差。因此，目前各国都把电解水制氢定为主要攻击方向。然而，由于相关技术水平还不成熟，目前效率似乎还很低。生物制氢的前景也比较大，但成本比较高，需要平衡。
2.存储技术
在技术突破方面，一方面是制氢，另一方面是储氢。要想方便地利用新能源，就必须开发高效的储氢技术。目前，世界各国已开发出多种储氢方法，如高压储氢、低温液氢、储氢合金等。然而，这些方法都有自己的优点和缺点。目前还没有一种完美的储氢方法。此外，如果我们想要氢能在未来的日常应用中得到充分的应用，我们必须考虑多种储氢方法来提高其灵活性。然而，从新型汽车动力源的角度来看，纳米管储氢可能是最有潜力的储氢方法。
3.氢能是可以大规模应用的储能资源
随着石油、煤等不可再生资源的持续减少以及可再生资源渗透率的不断提升，随着社会发展对各种资源的需求量日渐加大，储能在能源系统中的作用与日俱增。电能、热能不能满足大容量、长周期的储能需求，而氢能可以轻松实现电能和热能大容量、长周期的存储需求，对未来可再生能源体系的稳定运行提供了强有力的保障[2]。
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二、氢气过滤的研究
以某化工厂膜提纯技术的应用为例，聚丙烯装置进行氢气提纯，采用重整氢，电解制氢。
整个电解过程在重整环节都会出现问题。针对这些问题，应用膜提纯技术，不仅能使聚丙烯装置运行稳定，而且能提高氢气质量，从而降低提纯成本，提纯工艺体现绿环保的特点。
1.膜提纯技术应用价值分析
膜提纯技术在制氢中的应用，将提高聚丙烯装置制氢的精度和制氢效率。与原来的提纯方法相比，聚丙烯装置的使用降低了提纯过程中的能耗。对于电解环节使用的电能，采用传统方法，电流消耗为4500A。目前膜提纯技术的消耗为500A。在单位时间内，膜提纯技术在聚丙烯装置上的应用将节省更多的电能。
在化工企业的氢提纯过程中，连续重整装置产生的一部分氢用作柴油的外氢，剩余的氢可以被有效保留。在传统的提纯方法中，将氢气用于柴油外氢后，剩余的氢气作为火炬燃烧的能量，但火炬燃烧会产生严重的浪费。在提氢过程中，许多化工企业都会广泛使用聚丙烯装置，并采用膜提纯技术与聚丙烯装置有效对接，既能满足聚丙烯装置的生产需求，又能提高装置的生产效率。
二、氢气膜提纯工艺
聚丙烯装置采用膜提纯技术。聚丙烯装置与多种设备一起提纯，一是过滤器、二是换热器、三是膜分离器、四是脱酸气体塔、五是脱水塔，上述设备将依次提纯氢气。氢气进入过滤器后，将汽油和氢气中所含的大直径颗粒分开，进入热交换器。换热器的温度保持在45℃以内。加热后的氢气进入膜分离设备完成初步提纯，最后进行脱硫、脱氯、脱水，从而得到纯度较高的氢气。获得氢气后，利用火炬系统在聚丙烯装置尾部进行燃烧检测，根据燃烧条件判断氢气是否满足要求。
在氢提纯过程中，化工企业制定提纯设计，将氢中各组分的数据进行详细标注。提纯后，将实际测量的含量与计划中标注的数据进行比较。实际测量数据满足氢提纯的要求，并将氢中的水分经脱水塔有效处理，达到氢的使用标准。
宝来多少钱3.氢气膜提纯应用过程
3.1重整来氢气组成
在应用环节，测定重整来氢气组成成分，以实测数据作为参考依据，该化工厂分别进行七次提纯实验，在每次实验中，氢气的纯度均超过96%，氢气中的其他成分含量，多数低于1
%，如氢气中的甲烷含量在0.82-0.88%范围内，甲烷含量较低，满足氢气的提纯要求。在对氢气中的含水量进行分析时，由于氢气中的含水量较高，将氢气转入至脱水塔中，经过脱水塔的处理，会使氢气中的含水量降低。3.2调试数据
在聚丙烯装置氢气提纯过程中，膜提纯技术的应用要求企业加强温度调节。经过温度调节过程，确定合适的温度进行氢气提纯，企业已经在不同温度下进行试验，在实验中获取较多的数据。在温度调节过程中，聚丙烯装置的温度分别设定为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃和45℃。在15℃，改革后的氢气的纯度是94.95，提纯氢气的纯度是95.87，在0℃，改革后的氢气的纯度是94.6，提纯氢气的纯度是95.7，在25℃，改革后的氢气的纯度是93.提纯氢气的纯度是94.34，在30℃，改革后的氢气的纯度是94.86，在35℃条件下，重整氢的纯度为94.68，纯化后的纯度为97.0。在40℃条件下，重整氢的纯度为94.7，纯化后的纯度为97.70。在45℃下，重整氢的纯度为95.1，纯化后的纯度为98.3。根据以上数据的变化可以发现，随着温度的升高，聚丙烯装置的提纯能力不断提高，在45℃时达到提纯能力较高。激光雷达
3应用情况
3.11PK706前后氢气组成对比
聚丙烯装置调试完毕后，根据调试条件进行氢气提纯。在提纯过程中，在pk706中不进行电解氢提纯。整个机组运行过程相对稳定。测量纯化氢气后，氢气纯度满足生产要求，聚丙烯装置运行方式无需调整。与PI771装置相比，聚丙烯装置在膜入口压力设定为1.78MPa，入膜气体温度设定为45℃，膜后压力为0.508MPa，膜后请气量为每小时103立方米。基于上述条件进行氢气提纯，在提纯后的氢气进行检测时，氢气的纯度均超过98%，表明聚丙烯装置通过应用膜提纯技术后，提纯后的氢气满足使用需求。