全金屬中空纖維膜反應器制氫系統

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全金屬中空纖維膜反應器制氫系統本項目面向國家氫能戰略發展需求，開發生產高純氫分離製備的高效膜分離及催化膜反應器裝置。該產品既可用作直接高溫分離純氫的膜分離器，又可用作在線製取純氫的膜反應器，在工業副產氫提純回收、加氫母站建設及車載燃料電池制氫等領域有廣泛的應用前景。

目錄

技術原理/技術要點

其主要技術原理是利用金屬鎳非對稱中空纖維膜同時具有良好的催化制氫性能和優異的選擇性氫分離性能的特點，組裝成中空纖維催化膜反應器。通過相轉化燒結技術一步製得的金屬鎳基中空纖維膜，具有氫通量大、裝填密度高、器件體積小、熱及化學穩定性好、成本低等優點，分離的氫產品純度>99.999%。可以直接提純高溫工業副產氫，同時因為膜本身的催化性能，可使用常見的液態制氫原料如液氨、甲醇、乙醇、汽油或柴油等和水按一定配比進入g該催化膜反應器中發生重整反應生成H2和CO2，而H2可同步地通過金屬鎳膜從反應產物中被分離出來，得到純H2直接供給燃料電池等用氫設備。其技術特點是：1）利用了膜反應器同時進行制氫反應和氫氣分離純化，既提高反應轉化率和(氫)產率，又簡化了制氫系統；2）採用中空纖維膜顯著提高裝填密度，有利於減小設備尺寸、提高系統單位體積/重量的產氫速度；3）直接以液體燃料為制氫原料，避免了氫氣儲存、運輸及使用過程中加氫困難的問題；4）非對稱中空纖維催化膜傳質和傳熱阻力小，系統啟動速度快；5）金屬鎳中空纖維膜製備不需要複雜的工藝和設備，價格低廉，因而制氫成本低。

應用情況及效果

主要應用對象分為兩個部分：1）工業副產氫的提純；2）作為加氫母站的在線制氫系統；目前裝置已完成實驗室小試，建立了高性能中空纖維膜的製備方法，所製備膜的氫透量達到（0.28-1.35）×10-4 mol m-2 s-1 Pa-0.5，H2純度達到99.99%。現與和上海一家公司合作，進入中試樣機的製備測試階段，產氫速率約100L/h，H2的純度99.99%。同時，參與了嘉興港區的氫能產業園引進計劃，嘉興港區正全力打造嘉興市發展氫能產業先行示範區。其工業副產氫氣將累計超9萬噸/年，港區擁有嘉華能源、浙能集團、美錦國鴻氫能等多家著名氫能企業，已初步構築了完整的氫能產業鏈。目前已與當地政府商議產業落地轉化事宜。

目前國內工業副產氫產量巨大（千萬噸/年），而以氫能源為基礎的氫燃料汽車及氫燃料動力系統正在迅速發展，而國家對氫能源的發展的支持力度也是有目共睹，形成一個巨大的氫能市場。目前全國加氫站150餘座，數千輛氫燃料電池汽車（日耗氫量15公斤/輛*300km）或卡車（日耗氫量44公斤/輛*400km）正在運行，正在每年以30%的速率激增。根據中國工程院院士干勇在中國電動汽車百人會論壇發表主題演講所述，2050年我們將會迎接氫能時代的到來，形成10萬億元的產業規模，加上國家政策導向的支持，其市場前景非常明朗。