煤炭学报

作者：荆洁颖, 屈婷, 陶威, 李文英,

关键词：CO2捕集, 水气变换反应, 制氢, 复合催化剂, MgO吸附剂,

氢能为实现零碳排放的能源利用提供了重要解决方案。然而,受制氢技术限制,现阶段我国主要以化石燃料为原料通过气化或重整得到CO,再通过水气变换制氢。虽然使用化石燃料制氢拥有80%的能量转换效率,但其制氢生命周期的平均CO2排放量近14 kg/kg(CO2/H2),不利于实现“双碳目标”。因此,在化石燃料经水气变换制氢过程中,如何分离去除CO2是影响H2纯度和减少能耗的关键步骤。相比于常用的醇胺溶液法高能耗,CO2原位捕集强化水气变换制氢利用固体吸附剂原位捕集产气中CO2,可实现一步制取高纯度H2且富集回收纯CO2。因CO2的移除量和移除速率直接决定水气变换反应的强化程度,关系到H2的产率和纯度,其运行稳定性与生产成本相关。因此,该工艺的高效运行依赖于高活性水气变换催化剂和CO2吸附剂。为此,针对CO2原位捕集强化水气变换制氢的原理及优势进行详述,总结了水气变换催化剂、MgO基CO2吸附剂和双功能复合催化剂在使用过程中存在的问题和相应的改进措施,阐述了CO2原位捕集强化水气变换制氢要实现工业化需重点攻关的问题,并提出未来研究应综合考虑反应器选择与复合催化剂设计,通过工艺优化,实现系统物质转化、能量利用和经济性能的最优耦合,揭示CO2原位捕集对制氢能耗降低的内在本质。

来源：2023年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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