制氢到用氢：氢气纯化技术 氢气提纯技术

氢气应用领域十分广泛，除了作为一种清洁能源应用在氢能交通领域外，氢气更是一种重要的工业气体原料，在石油炼化、化工及精细化工、金属冶炼等超过17个行业中均有应用。

以下是我国现行的对于氢气品质的国家相关标准：

GB/T 3634.1-2006《氢气 第1部分：工业氢》

规定了工业氢的要求、试验方法、包装标志、贮存及安全要求。

适用于化学裂解、电解、吸附、膜分离以及氢化物等方法制取的瓶装、集装格装和管道输送的氢气。

主要应用于石油、食品、精细化工、玻璃和人造宝石的制造、金属冶炼、切割以及焊接等行业。

GB/T 16942-2009《电子工业用气体氢》

规定了电子工业用氢的技术要求，试验方法以及包装、标志、贮存及安全。

适用于以氢气为原料经净化制取的瓶装、集装格装和管道输送的电子工业用氢气。

它们主要被用来提供还原气氛，作为外延工艺的载气以及等离子体蚀刻剂的配气原料。

GB/T 3634.2-2011《氢气 第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢》

规定了纯氢、高纯氢和超纯氢的技术要求、试验方法、包装标志、贮运及安全要求。

适用于经吸附法、扩散法等制取的瓶装、集装格装和管道输送的氢气。

主要用于电子工业、石油化工、金属冶炼和科学研究等领域。

氢气既是化工原料也是能源载体。目前，氢气的用途分别是：炼油（33%）、合成氨（27%）、合成甲醇（11%）和直接还原铁矿石生产钢铁（3%）。氢气作为一种清洁的新能源载体可用于燃料电池，将太阳能、风能等可再生能源储存，未来市场前景广阔。

近年来，氢能燃料电池得到了长足的发展，尤其是在交通领域。但其对杂质含量的要求远比工业用高纯氢更为严格，不仅对常规烃类、CO、CO2、N2、Ar、水蒸气等杂质含量进行了限定，而且对总硫、总卤化物、甲醛、甲酸、氨等杂质的含量也进行了严格要求。以下是不同的氢气提纯方法

低温分离法（深冷分离法）

低温分离法是利用原料气中不同组分的相对挥发度的差异来实现氢气的分离和提纯。H2、N2、CH和 Ar的标准沸点分别为252.75℃、195.62℃、161.3℃和185.71℃，故利用冷凝的方法可以从这些混合气体中分离出氢气。另外，由于氢气的相对挥发度比烃类物质高，故低温分离法也能达到氢气与烃类物质分离的目的。低温分离法在气体分离过程中涉及压缩和冷却过程，需要很高的能耗，因此该分离方法适用于大规模气体分离过程。

低温吸收法 

低温吸收法是根据混合气体中各组分在吸收剂中具有不同的溶解度，再通过一定方式使被溶解的气体从液相中解吸，从而达到分离的目的。乙烯、甲烷和丙烷等是常用的吸附溶剂。低温吸收法需要满足氢气在原料气中含量在95%以上的条件，可以获取产品纯度大于99.99%的氢气。该技术适用于工业化生产，但存在设备投资大、能耗较高等缺点。如果要求纯度更高，则后续要合采用低温吸附法。

膜分离法

膜分离法是一种很有前途的生产超纯氢气的技术，具有操作灵活、能源效率高、结构紧凑、占地面积小、环境友好、运行成本低以及与现有工业化工艺简单集成等优点。膜分离法的基本原理是通过膜选择性渗透和扩散特定气体组分的特性，达到分离和纯化气体的目的。膜分离方法相对比较经济适用于压力较高的原料气。按照制膜材料的不同，可以分为无机膜、有机膜和混合基质膜。