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2019
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高纯氢气在我们生活当中都有什么样的用处？
在常温大气压下，氢气是一种极容易燃烧，无色、透明、且无臭无味、难溶于水的气体。氢气也是在世界上已知的密度最小的一种气体，氢气的密度只有空气的1/14，所以氢气可作为飞艇、氢气球的填充气体，但是由于氢气具有可燃性，安全性不高，现在气球飞艇多用于氦气进行填充。高纯氢气是指纯度等于或高于99.999%的氢气，是一种非常重要的石油化工原料，而且高纯氢应用十分广泛，多用于生产合成氨、甲醇以及石油炼制过程的加氢反应，氢气也可在电子行业、冶金工业、食品加工、医药中间体、浮法玻璃制造、精细有机合成、航空航天工业等领域广泛使用。
而且近年来，随着大规模对制氢需求的提高，以及科技技术的发展，出现了一些环保的、成本低廉的、新技术型的制氢方法，例如，生物制氢、热化学制氢、太阳光催化光解制氢等方法应运而生。它们将逐渐成为大规模制氢方法的主流。不过现在工业上一般从天然气或水煤气制氢气，而不采用高耗能的电解水的方法。
电解水制氢
氢气的制取开发及利用
一、煤、焦炭汽化制氢
我国是世界煤储量、产煤量最多的国家，因此可以利用煤做原料来制取氢气，这样可以占我国全部的制氢产量的一半以上。用煤制氢的过程，首先需要生成焦炉煤气、水煤气、半水煤气等一氧化碳和水的合成气；第二步，采用变压吸收法（简称PSA法）、膜法分离法等，把一氧化碳和水的合成气转化为二氧化碳和氢气。在许多场合石化、钢铁、焦化工业中的也是重要副产品。它们目前还常常以循环经济的形式出现，也是作为这些企业的重要化工原料或燃料。
二、天然气、石油化工转化制氢
使用天然气和石油化工品转化制氢的原理，跟用煤、焦碳汽化制氢是同一个原理，只是制取过程的细节不一样，天然气、石油产品也可以生成一氧化碳同水的合成气，然后通过PSA法或膜法分离法转化为二氧化碳和氢气，从而制取高纯度氢气。现在煤、焦炭制氢或天然气制氢往往都要走综合利用的道路。把煤层气或天然气与制氢同化工产品，例如甲醇、醋酸、化肥等生产结合起来。互相辅助，可使生产最大化。
化工制氢
三、利用工业生产的含氢尾气制氢
1、合成氨生产尾气制氢
在合成氨的生产过程中，含氢尾气的回收利用制氢应用广泛。制造合成氨的合成气中含有少量的甲烷不参加化学反应，而且会在生产过程中逐渐累积，因此杂质必须加以排除，与此同时也会把有效气体一起排放。在生产合成氨的同时，对排放气进行回收利用，通过PSA装置提取氢气作为合成氨生产的副产品，可具有极大的经济价值。
2、炼油厂回收富氢气体制氢
炼油厂石油加工过程中有多种副产富氢气体。例如，在催化重整过程中，烃类发生转移反应，副产大量的富氢气体（含氢量高达80%）；在加氢精制、加气裂化反应、渣油催化裂化等过程中均有排放气、副产富氢气体产生。采用膜法分离装置或PSA提氢装置，就可使这些富氢气体得到回收利用。因此炼油厂利用富氢回收制氢产量相当可观。这种副产富氢可以回收应用，也是炼油厂循环经济的重要组成部分。
3、氯碱厂回收副产氢制氢
氯碱厂以食盐水（NaCl）为原料，采用离子膜或石棉隔膜电解槽生产烧碱（NaOH）和氯气（Cl2），同时可得到副产品氢气。把这类氢气再去掉杂质，可制得纯氢。我国许多氯碱厂都采用PSA法进行提氢装置处理，可获得高纯度氢气（氢纯度可达99%~99.999%），供各行各业使用。
空分设备
四、电解水制氢
现在电解水制氢是传统的制氢方法，技术成熟、设备简单、运行可靠、管理方便、不产生污染、可制得氢气纯度高、杂质含量少，适用于各种应用场合。制氢原理相当简单，由浸没在电解液中的一对电极，以及中间隔一层防止氢气渗透的隔膜，构成水电解室。电解液一般是含有30%左右氢氧化钾（KOH）的溶液，当接通直流电后，水就分解为氢气和氧气。唯一缺点是耗能大，制氢成本高。
五、生物制氢
生物制氢是通过高效产氢细菌的作用，把自然界存在于有机化合物（碳水化合物、蛋白质等）的能量转化为氢气。也就是利用产氢微生物制氢。
能够产氢的微生物分为两类：一类是光合厌氧型产氢细菌、另一类是厌氧型产氢细菌。前一类又称光合菌，它是利用有机酸经过光照之后产生氢气和二氧化碳。后一类又称厌氧菌，它是利用碳水化合物（单糖、二糖或多糖等）、蛋白质等发酵，产生氢气、二氧化碳和有机酸，其中有机酸还可利用光合菌在光照下产生氢气和二氧化碳。
六、热化学制氢
所谓热化学制氢是指在一定温度条件下，直接利用热使水通过一定的化学反应过程进行分解来制取氢气。直接用热使水分解是非常困难的，热化学法则是借助于复杂的化学反应过程，通过某些装置把热能转化为化学能，制取氢气。
工业氢气
七、太阳光催化分解水制氢
前面已经提到，利用太阳能制氢是未来获得氢能的基本途径。例如，利用太阳能热，可以通过热化学方法分解水来制取氢能；利用太阳热或太阳光发电，可以通过电分解水来制取氢能；利用太阳光，可以通过产氢微生物对有机物的作用来制取氢能。在太阳光作用下，当有光催化剂存在时，可以使水分解为氢气和氧气。
氢气在各行各业的应用
1、石油化工工业
氢气是现代炼油工业和化学工业的基本原料之一，广泛范围内氢以多种形式用于化学工业。石油炼制工业用氢量仅次于合成氨。在石油炼制过程中，氢气主要用于石脑油加氢脱硫、粗柴油加氢脱硫、燃料油加氢脱硫、改善飞机燃料的无火焰高度和加氢裂化等方面；在石油化工领域，氢气主要用于C3馏分加氢、汽油加氢、C6－C8馏分加氢脱烷基以及生产环己烷等方面。
2、电子半导体工业
在晶体的生长与衬底的制备、氧化工艺、外延工艺中以及化学气相淀积技术中，均要用到氢气。半导体工业对气体纯度要求极高，微量杂质的“掺人”，将会改变半导体的表面特性。光导纤维的应用和开发是新技术革命的重要标志之一，石英玻璃纤维是光导纤维的主要类型，在制造过程中，需要采用氢氧焰加热，经数十次沉积，对氢气纯度和洁净度都有很高要求。
3、玻璃工业
在玻璃制造工业中广泛使用的气体有氢气和氮气。在浮法玻璃成形设备中装有熔融的锡液，它极易被氧化，生成氧化锡，造成玻璃沾锡，增加锡的消耗量，因此需要将锡槽密封，并连续不断送人纯净2-8%氢氮混合气，维持槽内正压与还原气氛，保护锡液不被氧化。 四、冶金工业、在冶金工业中，氢气主要用作还原气，以便将金属氧化物还原成金属。氢气除了用于还原若干种金属氧化物以制取纯金属外，在高温锻压一些金属器材时，氢气作为保护气以使金属不被氧化。
玻璃制造
4、食品加工工业
许多天然食用油具有很大程度的不饱和性，经氢化处理后，所得产品可稳定贮存，并能抵抗细菌的生长，提高油的粘度。植物油加氢氢化所用的氢气，纯度要求都很高，一般需严格提纯后方可使用。食用油加氢的产品可加工成人造奶油和食用蛋白质等。非食用油加氢可得到生产肥皂和畜牧业饲料的原料，过程包括用氢和不饱和酸（油酸、亚油酸等）的甘油脂，将氢引人到液体脂肪或植物油的组成中。
5、航空航天工业燃气应用
氢作为航空燃料的优点有很多，它不仅能满足未来航空燃料的许多要求，最重要的是，氢燃烧对环境基本不产生污染。按单位质量计，氢的燃烧热值(119900-141900kJ/kg)比烃类燃料的燃烧热值大1.8倍。由液氢和液氧组合成的推进剂具有很高的比推力。因此，在空间技术中大量使用液氢。
进入21世纪以来中国经济、科技迅速发展，电子工业、精细化工、冶金、食品、浮法玻璃及航天等产业均为国家大力发展的重点产业领域，这些行业的发展状态决定着高纯氢气市场的需求量。我国高纯氢气行业发展空间较大。高纯氢气的用途广泛，随着经济的发展和科技的进步，高纯氢气的应用领域也在不断延伸。另外，除了欧美日等传统的高纯氢气需求区域，印度、巴西、俄罗斯等新兴国家和地区的高纯氢气需求量也快速增长。
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