合成氢燃料

合成氢燃料的应用效果主要有四个方面：一是节能。合成氢燃料可替代石油、天然气、煤炭等一次能源。以汽车为例：2010年，郑州市汽车拥有量96.3万辆，按每辆汽车消耗汽油1.5吨（全国平均值）计算，若把汽车改装使用合成氢燃料，每年可节约石油产品144万吨。二是减排。仍以汽车为例：按消耗每吨汽油减少排放 、 等有害物质1.1吨（石家庄使用合成氢燃料试验数据）计算，若郑州市汽车改用合成氢燃料，每年可减少有害物质排放158万吨。这样，汽车的尾气污染可以得到彻底整治。三是创造较大的经济效益。一个20亿 /年合成氢燃料的企业，按售价2元/ 计，可年创销售收入40亿元，其中国家可获得税收6.6亿元。四是降低消费者能源使用成本。由于合成氢燃料是以水为燃料，生产成本低，其售价自然低，可大大降低消费者的使用费用。

合成氢燃料的性质及特点

基本性质

合成氢燃料是氢气和一氧化碳的复合气体燃料，标准状态下密度为0.66g/升。

分子式 /CO

平均相对分子量：16.1g/mol

合成氢燃料无色无味，是已知较轻的气体，其中以氢气为主，还含有一氧化碳、乙炔、甲烷和其他惰性气体，可在常温常压下储存、运输和使用。

合成氢燃料的燃烧值高、闪点高，燃烧后的排放物是水，挥发后不会污染环境，相反还可以增进大气循环，增加空气湿度。所以，它是取代传统燃料最理想的清洁燃料。

特点

发热量大，燃烧热值高。检测结果显示：合成氢燃料的氢含量高达51.9%，一氧化碳含量为36.4%，具有较高的发热量。

安全性好。合成氢燃料中含有多种可保护氢分子表面电子稳定的惰性气体，以保证氢气的安全燃烧，其安全性优于石油液化气、天然气和煤气等。

无毒无味，清洁，不污染环境，并且不产生有温室效应的化学物质。

生产方法简单，容易作业。

成本低。生产1 合成氢气体，仅用1度电、1.1kg水、0.0235kg石墨电极，再加上人工等其他费用，生产1 合成氢气体的成本在1元左右。

合成氢燃料的应用

合成氢燃料作为一种新型清洁能源，可替代液化石油气、天然气、煤气、汽油和柴油等，用途很广。

民用及商用燃料

民用燃料主要是：家用炉灶、供暖、热水器等。炉灶使用情况表明:稍加改造后的天然气灶具使用合成氢燃料，燃烧温度高，火焰呈蓝色火苗，无比灿烂。当火焰控制在最小处，绝不会出现任何黑烟等。无论在室内燃烧多长时间，无任何异味和呛人之感。用于炒菜，锅底温度扩展面积大，油温高，炒菜速度快。

商用燃料主要是：宾馆、饭店、工厂、医院、学校等的炉灶及供暖等热源

机动车燃料 合成氢燃料用于机动车是非常理想的燃料。

汽车使用合成氢燃料情况表明：用天然气改装后的汽车，充装合成氢燃料后可直接发动，无需像天然气燃烧时先汽油起动，达到3000转/分后才自动切换。驾驶感受明显动力强劲，尾气排放出水蒸汽和水滴。

工业用燃料 合成氢燃料作为热源在工业上的用途很广：

发电。用合成氢燃料进行发电情况显示：将合成氢燃料用于汽油发动发电机，动力好，发电机工作稳定，无电压波动，排放清洁。

切割。用合成氢燃料切割钢材情况显示：直接用合成氢燃料切割钢板，焰口温度高达1800℃，切口平直无渣，可切割十公分以内的任何厚度的钢板，不排放任何有害气体。

锅炉燃料。

金属冶炼。

热处理。

干燥处理等。

合成氢燃料可与天然气等燃料混合使用 国内外试验研究表明：将氢气掺混到天然气中用作汽车燃料，发动机的最大爆发压力提高，改善了天然气发动机的一些性能，而且可减少排放尾气中的 含量50%。在民用燃烧器应用天然气加氢燃料，可改善其燃烧特性，提高燃气的脱火极限和一氧化碳生成极限，降低了出现黄烟的程度。点火能低，提高了燃烧器的加热效率。

合成氢燃料生产技术和设备可用于污水（废水）处理

工厂生产中的污水（废水）处理是个大难题，在一般情况下，把污水（废水）生产成合成氢燃料，既能达到污水（废水）零排放，又能变废为宝创造经济效益，因此，合成氢燃料的生产技术与设备用于污水（废水）处理前景广阔。

氢能源的利用是多年来世界科学家一直在研究探索并希望取得突破的高科技课题。合成氢燃料的开发成功为氢能源的有效利用开辟了一条崭新途径，是具有划时代意义的高科技成果。

合成氢原料的产生原理

一八九八年，英国科学家希尔（HILLIRY）通过实验证实了在水中用碳材料作为电极，在电解作用下可将氢析出，产生氢和一氧化碳，生成比石化燃料更具稳定性的可燃气体，这就是合成氢燃料的初步理论，他的分子式是 (一氧化碳氢)。

后来，经过专家们多年的努力攻关，突破了合成氢燃料应用中的安全、成本和生产问题，使之成为人类理想的清洁能源。

合成氢燃料的生产方法

合成氢燃料的生产方法很简单。将水引入特殊装置中，用特制的石墨电极棒进行裂解，就可以生成合成氢可燃混合气体。

合成氢燃料的生产原料

水。合成氢燃料的生成原料主要是水，各种水资源都可以利用。比如人们的日常生活用水、中水（再生水）、河水、海水、或者已经污染了的无机废水等，都可为其所有。污水经过电解反应作用后，对水质还可以起到净化处理的作用。

石墨电极。在合成氢燃料的生产过程中，要消耗少量的石墨电极，其来源也很广泛。一是来源于石墨矿。我国的山东、吉林、黑龙江为主要产地。二是人工制造。以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机械加工而制成。三是用生物质碳（如焦炭）也可以制作石墨电极。因此合成氢的主要原料来源相当广泛。

合成氢燃料的储存与输送

由于合成氢燃料解决了在常温状态下的储存问题，使得储存和输送问题变得简单，完全可以利用天然气或者煤气的储存方法和设备。

储存

合成氢燃料的储存可用储气库、储气罐、储气管、储气瓶等。

输送

合成氢燃料的输送可用管道输送、车输送等。

电池的活性物质为H₂(g)和O₂(g)；根据电解质性质的不同有酸性、碱性、熔融盐燃料电池；按使用温度有低温(75～100℃)、中温(100～500℃)、高温(500～1000℃)型燃料电池。例如离子交换膜低温酸性氢-氧燃料电池，正、负极为少量贵金属催化剂与导电金属网制成，将它们分别压于离子交换膜两侧，电解液为高浓度的磷酸，工作温度为40～60℃。又如低温碱性氢-氧燃料电池，负极为镍粉和铂、钯烧结而成，正极为有效面积很大的银电极，电解液为高浓度的KOH溶液，隔膜为石棉膜或钛酸钾膜，工作温度为80～90℃。高温固体电解质燃料电池，复合氧化物(ZrO₂)0.85(CaO)0.15、(ZrO₂)0.9(Y₂O₃)0.1，碳酸盐等为固体电解质，高温下它们的离子能够导电。将固体电解质制成短管，在其内外壁涂覆多孔的Pt作为正、负极。工作温度为1000℃。