随着化石能源的日益短缺和环境污染的日益严重,寻求高效、清洁、可再生能源迫在眉睫。氢能,作为现代能源体系新密码,因有清洁、可再生、可存储、用途广泛等优点,近年来受到广泛关注。目前制氢方式众多,但大规模、高效、低成本、绿色的方式才是未来“氢能经济”的基础。其中,热化学硫碘循环(也称为碘硫循环)水分解制氢因具备上述优点被公认为是最具有发展潜力的制氢方法之一。综述了热化学硫碘循环水分解制氢的基础研究情况,分别从Bunsen反应、H2SO4分解和HI分解三方面展开介绍。其次,对目前各国已经建立的硫碘循环系统进行了总结,并着重介绍了核能耦合硫碘循环制氢流程的最新进展。最后,从经济、环保和安全方面对目前的核能耦合硫碘制氢进行讨论与分析,以期为未来的研究和发展提供新思路。针对Bunsen反应部分,寻找到一种高效分离反应物的新方法至关重要;而对H2SO4分解和HI分解部分,现阶段的主要研究依然集中在开发稳定、高效、低成本的催化剂。经过几十年的研究,热化学硫碘循环水分解制氢技术已经取得了长足发展。在实际产氢中,苛刻的高温高腐蚀环境、复杂的耦合流程是限制其规模化、工业化的主要原因,开发由工业结构材料制成的耐腐蚀和耐热系统,继续对耦合流程进行优化和模拟是未来热化学硫碘循环水分解制氢技术的发展方向。
0 引言
1 Bunsen反应单元
1.1 反应过程
1.2 两相分层与净化
1.3 副反应与抑制
2SO4分解单元'>2 H2SO4分解单元
2.1 反应过程
2SO4纯化与浓缩'>2.2 H2SO4纯化与浓缩
2.3 催化剂研发
2.3.1 贵金属催化剂
2.3.2 金属氧化物催化剂
2.3.3 复合金属氧化物催化剂
3 HI分解单元
3.1 反应过程
3.2 EED
3.3 催化剂研发
4 硫碘循环系统搭建
5 耦合系统流程设计
6 经济、环保和安全分析
6.1 经济分析
6.2 环保分析
6.3 安全分析
7 总结与展望
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会