赵辰阳

(中国石化青岛安全工程研究院，山东青岛 266104)

1 背景介绍

随着化石能源的日近枯竭，化石能源所带来的环境污染以及气候问题日益严峻，开发和利用清洁高效的新型能源、优化能源结构已经成为当今科技界的战略重点。氢元素在地球上含量丰富，并且在所有能源中氢气质量能量密度最高。氢气的燃烧产物只有水而不会产生温室气体和其他污染物，因此，氢能作为重要的二次清洁能源在全球能源结构升级过程中有着举足轻重的作用。氢能可以广泛应用于能源化工、交通运输、炼化冶金、热电联供、航空航天、半导体电子工业等众多领域，氢能产业的良性发展将为未来人们的生产生活带来更多的便利。然而，作为二次能源，氢气不能直接从自然界得到，只能通过断裂烃类C-H键或水、醇类O-H键等途径获得，其中烃类(如CH)水蒸气重整是目前工业生产氢气主要的方法。传统的氢气分离和提纯工艺，占据了氢气生产过程中能耗和资金投入的很大一部分。纵观整个氢能产业链，从氢气的原始制备到分离提纯后的储存运输，最后到氢能的综合利用等过程，氢气的分离提纯起到了承前启后的关键作用，氢气的纯度是否达标将直接影响着整个氢能产业链的健康发展。变压吸附等传统氢气分离技术采取去杂纯化的方式，受热力学平衡、吸附平衡或化学平衡限制，痕量杂质如Ar、He、N等脱除困难，难以得到超纯氢气。与此同时，其资本前期投入高，设备能耗大，运行维护费用较高等缺点限制着传统分离工艺的可持续发展。……