2019年11月27日,国际标准化组织氢能技术委员会(ISO/TC 197)发布了最新国际标准《ISO 14687:2019 Hydrogen fuel quality-Product specification》,对质子交换膜燃料电池用氢气质量的技术指标进行了进一步修订。
能链注意到,与上一版《ISO 14687:2012》相比,本次对CH4、N2、Ar、CO+HCHO+HCOOH、卤化物等杂质组分的限定要求进行了调整,具体对比如下:
▲来源:能链
*注:ISO 14687:2019中规定COHCHOHCOOH总含量不超过0.2ppm
据了解,我国也于2018年发布了《GB/T 37244-2018》,规定了质子交换膜燃料电池用燃料氢气的技术指标,并于2019年7月1日正式实施。
氢气主要来源于化石能源制氢、水电解制氢、副产氢提纯、甲醇制氢等,而氢气纯化是这些制氢流程中一道重要的工艺。
目前,氢气纯化主要有变压吸附法、深冷法和膜分离法。其中,变压吸附法的应用最为广泛。
变压吸附(PSA)技术于上世纪四十年代问世,是一项主要用于气体分离、纯化、净化、浓缩的新兴技术,其原理是利用固体吸附材料对气体组分吸附特性的差异,通过周期性的变换压力过程实现上述目的。
变压吸附这一概念由H. Kahle于1942年在德国申请专利时提出的。
1960年,Skaretrom提出PSA专利,他以5A沸石分子筛为吸附剂,用一个两床PSA装置,从空气中分离出富氧。该技术于1962年被应用于工业制氢。
变压吸附技术主要应用领域有:氢气的提纯、二氧化碳的提纯、一氧化碳的提纯、变换气脱除二氧化碳、天然气的净化、空气分离制氧、空气分离制氮、瓦斯气浓缩甲烷、浓缩和提纯乙烯等。
70年代到本世纪初,变压吸附应用规模不断增大,工艺不断完善,逐渐成为一种主要的、高效节能的气体分离技术,在工业应用领域取得了突破性的进展。
变压吸附技术在我国的工业应用也有十几年历史。目前,我国各种PSA工业装置有1000多套,装置规模从数m³/h到60000m³/h不等,可以从几十种不同气源中分离提纯十几种气体。可以说,我国的PSA技术在许多方面己处于世界领先水平。
TrendBank分析师对全国运营加氢站氢气来源进行了调查统计发现:目前加氢站气源仍以市面上的高纯氢为主,而高纯氢质量要求与质子交换膜燃料电池用氢有较大差别。
据了解,某地示范运行的燃料电池出现了批量故障的现象,而故障原因就是氢气质量不达标。
《GB/T37244》中,将总硫(以H2S计)控制在4ppb含量以下,无疑对生产和检测都提出了很大的考验,而且硫化物对燃料电池催化剂的毒化作用是众所周知的,尤其是随着低铂载量的催化剂的开发应用,对气体中痕量有害组分的严格控制是非常必要的。
新标准的颁布、燃料电池用氢质量的高要求、以及市场上各种副产氢的再次提纯,这些都把大家的目光转向了变压吸附技术。未来,变压吸附将会成为氢能源领域备受关注的部分。