氢的制取工艺及分析( 35 页)

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目 录

1. 氢能供应体系重塑 ..... 7

2. 国内外氢能制备的历程 ...... 7

3. 化石能源制氢向清洁低碳转型 ....... 8

3.1 合成气+变换反应是化石能源制氢的核心基理 ..... 8

3.2 煤制氢.... 10

3.2.1 煤化工工艺路线 ..... 10

3.2.2 煤气化制氢 .... 11

3.3 天然气制氢 .... 12

3.3.1 天然气化工工艺路线 ...... 12

3.3.2 天然气水蒸气转化制氢 ...... 13

3.4 煤炭、天然气制氢技术经济性分析 ....... 14

3.5 煤炭清洁路线 ..... 16

4. 工业副产氢 ...... 16

4.1 煤干馏副产氢 ..... 16

4.2 烃类热裂解（脱氢或断链） ....... 17

4.2 氯碱尾气副产氢 .... 19

5. 电解水制氢 ...... 21

5.1 核心问题 .... 21

5.2 电解水制氢技术分类 ...... 23

5.2 碱性水电解制氢 ..... 24

5.3 质子交换膜电解制氢（PEM） ...... 26

5.4 固体氧化物电解制氢（SOE）与核能制氢 ..... 30

5.5 电解水制氢技术经济性分析 ....... 31

6.投资建议 ...... 33

6.1 中国石化 .... 33

6.2 中国石油 .... 34

6.3 宝丰能源 .... 34

6.4 卫星化学 .... 34

6.5 东华能源 .... 35

7.风险提示 ...... 35

图目录

图1 当前氢流图（万吨） ....... 7

图2 碳中和愿景下氢流图（万吨） .... 7

图3 由合成气为原料生产的主要化工产品 .... 10

图4 煤化工工艺链上的氢气足迹 ...... 11

图5 煤制氢工艺流程图..... 12

图6 2021 年中国天然气需求结构 .... 12

图7 2021 年中国LNG 需求结构 ...... 12

图8 天然气化工工艺链上的氢气足迹 ....... 13

图9 天然气水蒸气重整制氢工艺流程 ....... 14

图10 煤制氢成本、天然气制氢成本随煤炭价格、天然气价格变化关系 .... 15

图11 煤炭炼焦过程氢气足迹 ..... 17

图12 丙烷脱氢（C3H8→C3H6+H2）氢足迹 .... 19

图13 氯碱产业链氢足迹..... 20

图14 氯碱工业生产过程..... 20

图15 电解水反应原理示意图 ..... 21

图16 电极极化对电动势产生影响 ...... 21

图17 电解水过程中的电能需求 ...... 22

图18 三种电解水方法下能量效率随成本变化关系 ..... 22

图19 电解水制氢系统内部关联 ...... 23

图20 碱水制氢系统示意图 ..... 24

图21 碱水电解槽示意图..... 25

图22 碱水电解单个电解池示意图（两种设计方案） ..... 25

图23 碱槽制氢与风光耦合 ..... 26

图24 PEM 系统流程图 ....... 27

图25 PEM 单槽示意图 ....... 27

图26 PEM 电解单个电解池示意图 ..... 27

图27 SOE 三种分类 ...... 30

图28 电解水系统温度对所消耗电能的影响 .... 30

图29 高温气冷堆碘硫循环制氢原理示意图 .... 31

图30 电解水制氢成本随电价变化情况（元/kg 氢气） ....... 31

图31 碱槽单位质量制氢成本敏感性分析（元/kg） ....... 32

图32 PEM 单位质量制氢成本敏感性分析（元/kg） ...... 33