工程科學團隊提出一種使用 3D 打印技術制備整體式催化劑,通過調控載體組成與煅燒溫度,改進催化劑空間結構等策略,開發(fā)出一種新型兼具高機械強度和高催化活性的 3D 打印催化劑制備方法。
中科院研發(fā)3D打印車載甲醇重整制氫技術
近日,中國科學院上海高等研究院工程科學團隊在 3D 打印技術制備車載甲醇重整制氫催化劑研究中取得進展。車載甲醇重整制氫可在不使用氫氣作為直接原料的情況下為燃料電池汽車供氫,為降低其燃料儲存成本和運輸成本提供了有效路徑。
工程科學團隊提出一種使用 3D 打印技術制備整體式催化劑,通過調控載體組成與煅燒溫度,改進催化劑空間結構等策略,開發(fā)出一種新型兼具高機械強度和高催化活性的 3D 打印催化劑制備方法。
研究以光固化 3D 打印技術制備催化劑載體,結合低場核磁共振空間測試金屬離子分布,分析了 3D 打印氧化鋁多孔載體中機械強度、孔隙率與煅燒溫度組成的關系,揭示了多孔載體中金屬離子的擴散效應,同時開發(fā)了核磁成像定量測試金屬離子分布技術。
通過干燥結晶煅燒方法,成功在高機械強度氧化鋁多孔載體上合成了銅鋅片層結構活性組分層。通過改進氧化鋁載體空間結構,從而提高傳熱與傳質效率降低床層壓降,進而提高甲醇重整反應催化效果。經過對反應參數(shù)的優(yōu)化,單位質量催化劑氫氣的時空產率達到 536 mol / kgcat / h,超過目前報道的大部分同類型催化劑。同時,催化劑機械強度高,徑向壓潰強度達 152.4 N / mm,是目前傳統(tǒng)顆粒催化劑的 4 倍,可適應車載加速顛簸等情況。
據(jù)介紹,研究有助于推動甲醇重整制氫技術在車載燃料電池等領域的發(fā)展,并為新型整體式催化劑的開發(fā)提供了新思路。
根據(jù)中研普華出版的《2021-2025年中國制氫行業(yè)市場前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略報告》顯示:
氫能具有能量密度大、熱值高、儲量豐富、來源廣泛、轉化效率高等特點,是清潔的二次能源,可以作為高效的儲能載體,是可再生能源實現(xiàn)大規(guī)??缂竟?jié)儲存、運輸?shù)挠行Ы鉀Q方案,被專家學者認為是最具有應用前景的能源之一。
綠色氫能是指可再生能源轉化的電力電解水所制備的氫氣,因其從生產到消費全過程碳排放量幾乎為零而被稱為“綠氫”。利用富足的可再生能源電解制氫,運用儲存和運輸技術,將氫輸送到能源消費中心多元化利用,可以有效解決風電、光伏、水電等可再生能源不穩(wěn)定以及長距離輸送的難題。
目前,全球每年生產氫氣約為1.17億t,其中副產氫氣0.48億t,專門制氫約為0.69億t。全球約98%的純氫是通過碳密集型方法,使用天然氣或煤為原料生產的灰色氫能,其余2%的氫能則通過電解方式生產的綠色氫能。中國每年約生產2500萬t氫,其中灰氫約占96%以上。
目前制氫原料仍以化石燃料為主,存在制氫成本高、碳排放污染等問題,而氫能產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提是清潔無污染,制氫原料應從化石燃料向可再生能源(風能、太陽能、水能等)方向逐漸轉變。為引導氫能產業(yè)綠色健康發(fā)展,多地結合多能互補示范基地建設開展可再生能源制氫示范項目,不僅提高了風光等新能源的消納能力,體現(xiàn)綜合能源項目的示范效果,還豐富了氫能的來源。
目前,全球已有多個國家將氫能納入國家能源發(fā)展戰(zhàn)略,并從國家層面制定了氫能產業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。最早將氫能及燃料電池作為能源戰(zhàn)略的國家是美國,截止2020年6月,氫燃料電池叉車超過3萬輛,乘用車達到8413輛。
中國氫能產業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃
深圳市發(fā)布《深圳市氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2025年)》,到2025年形成較為完備的氫能產業(yè)發(fā)展生態(tài)體系,氫能產業(yè)規(guī)模達到500億元。上海市經信委副主任劉平也在2021氫能產業(yè)高質量發(fā)展論壇上透露,目前上海正在加強頂層規(guī)劃設計,發(fā)布上海市燃料電池汽車產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展實施計劃,形成產出規(guī)模近千億元,推廣氫燃料電池汽車1萬輛。
我國氫能產業(yè)發(fā)展步入快車道,30個省份、158個城市在其“十四五”規(guī)劃中提及氫能發(fā)展,有57個城市出臺了地方氫能產業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃,根據(jù)各省規(guī)劃目標,到2025年全國將建成加氫站1002座,推廣氫燃料車5.5萬輛。
相較于純電動汽車,燃料電池汽車的能量比較高,而且加氫時間、駕駛的舒適型可與燃油車媲美。而多年來,日本和韓國的汽車制造商一直在開發(fā)和推動氫燃料電池汽車,且走在前列。在國內市場,長城汽車、上汽、吉利、廣汽等在這一領域也有所布局。
想知道中國制氫行業(yè)詳情,可點擊中研普華《2021-2025年中國制氫行業(yè)市場前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略報告》。報告對行業(yè)相關各種因素進行具體調查、研究、分析,洞察行業(yè)今后的發(fā)展方向、行業(yè)競爭格局的演變趨勢以及技術標準、市場規(guī)模、潛在問題與行業(yè)發(fā)展的癥結所在,評估行業(yè)投資價值、效果效益程度,提出建設性意見建議,為行業(yè)投資決策者和企業(yè)經營者提供參考依據(jù)。
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2021-2025年中國制氫行業(yè)市場前瞻分析與未來投資戰(zhàn)略報告
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