氢气制备技术发展现状分析及展望

1 概述

随着全球人口增长、工业化和城市化进程加快，能源需求迅速上升

。目前，全球约85%的能源消耗来自不可再生资源，即煤、天然气和石油。这些能源的消耗导致了环境问题(如全球变暖)、经济问题、政治危机的出现。氢是最清洁的能源之一

，而且氢气的能量密度高，为120～142 MJ/kg

，是甲烷、汽油和煤的2.4、2.8和4倍

。此外，氢气用途广泛

，不仅可以用于金属冶炼、合成氨以及提炼石油，同时氢气也用于交通运输、发电、储能等领域。未来，以氢为能量载体的燃料电池将广泛应用于交通运输和便携式、固定式电源

。氢有着众多优点，但要实现以氢气为核心的清洁能源消费，扩大氢能覆盖领域，还需要对氢能的可行性和利用性进行评估，如制氢技术与成本，氢的储存能力以及氢的运输和利用等问题。探索低成本、高效率、高纯度的大规模工业化氢气制储运技术对实现氢能产业快速发展有深远意义和影响。

2 氢气制备方法

2.1 化石能源制氢

① 煤制氢

煤制氢是工业大规模制氢的首选方式之一

，在不考虑碳税的情况下，煤制氢较其他化石能源制氢的成本低

。煤制氢是煤炭经过高温气化生成合成气(CO+H

)，其中H

被萃取之后，CO经过水煤气变换反应生成更多的H

，最后通过脱除酸性气体和氢气提纯等得到不同纯度的氢气。典型的煤制氢反应如下

：

传统煤制氢工艺虽然技术成熟且原料成本低，但其装置和设备结构复杂、运转周期相对短、投资高、产氢效率偏低、CO

排放量大。煤制氢工艺的核心是气化技术，为提高煤气化产氢效率和降低该过程中的碳排放，需要新的概念和技术途径。

日本设计的Hypr-RING制氢方法

，主要是通过两个物料循环(H

O-H

-H

O以及CaO-CaCO

-CaO)实现煤直接制氢发电以及控制CO

排放。基于化学链制氢技术

，中国科学院山西煤化所通过添加Al

O

等碱金属催化剂

，提高了铁基氧载体(Fe

O

等)与煤的直接反应速率，实现了氧和热在燃料反应器、蒸汽反应器及空气反应器之间的转移，使CO

、H

和N

内在分离，提高了过程热效率又控制了碳的排放。以煤为发酵底物的微生物厌氧发酵制氢过程已被众多学者研究，包括机理研究

以及煤厌氧发酵制氢工艺参数的优化研究

。为了解决常规煤气化过程中煤能量品质消耗大以及污染严重的问题，西安交通大学提出以水相环境煤气化为核心的新兴煤制氢及发电理论与技术

，该技术利用水在超临界状态下独特的理化性质，将煤中的C、H元素转化成H

和CO

，而煤中N、S、少量金属元素以及各种无机矿物质在反应器内净化沉积在底部，以灰渣的形式间歇排出反应器。溶解有H

和CO

等气体的超临界混合工质离开气化反应器后可以供热、供蒸汽并分离得到高纯H

和CO

等产品，也可以将其中的H

等可燃气体燃烧，将燃烧放热后产生的高温水蒸气和二氧化碳引入热机直接做功，从而带动发电机发电

。这一煤超临界水气化制氢发电多联产技术不仅高效地将煤的化学能转化成氢能，还大大减少了氮化物和硫化物以及粉尘颗粒物排放。

② 天然气重整制氢

受到本雅明、利奥塔和梅洛·庞蒂的影响，维利里奥深感到技术对于人类的控制，以及技术对于人类身体的殖民。不同于政治殖民，技术对于人的控制已不再是领土，而是将这种控制直接的转移到人自身，使技术控制我们的思想，所以这种控制的力量是不可预计的，后果也是难以想象的。

新的道德公共物品，需要由道德文化构建的新乡情进行制度改造。它是一种特殊层次的情感，是维系社会组织中人际关系的桥梁。缺少情感的维系，人只是社会组织中孤立的个体，不会存在什么信任、友爱、帮助，也就不会有道德世界中的善。新乡情的培育可以使道德认知直接外化为道德行为，从而真正做到知行合一。道德情感被唤醒，并被进一步发展成为道德执着，道德其实就是人们内心自愿遵循的秩序。当这种秩序进行了自我更新，不仅可以消解道德焦虑产生的精神困扰，甚至有可能将这种消极的道德焦虑转化为积极的道德情感，从而使道德情感在维系道德秩序和伦理功能方面发挥着更为重要的作用。

a.天然气水蒸气重整制氢应用

大力发展林业不但可以达到美化园林、净化空气的效果，而且有助于改善当前的生态环境。因此，在林业栽培过程中，需要结合当地的环境状况和林业栽培技术的标准规范进行作业，做好各个时期的管理工作，整体提升林业栽培效果。

以国内首个制氢加氢加气一体站(南庄站)为例，2.5 MPa原料天然气进入转化炉对流段的原料气预热盘管，预热至370 ℃，进入脱硫槽脱硫。由界区外来的脱盐水经脱盐水增压泵加压后依次进入脱盐水预热器、烟气换热器进行预热，得到的工艺蒸汽和脱硫后的原料天然气按一定比例进入混合气预热盘管，进一步预热到 550～600 ℃，进入转化管，在催化剂床层中，甲烷与水蒸气反应生成 H

、CO和CO

(称为转化气，约2.25 MPa)。转化气从转化炉出来后经过废热锅炉一段换热降温(产生蒸汽)后，温度约300 ℃，进入中温变换炉，将转化气中的CO尽可能变换为 H

，增加 H

产量，中变气废热锅炉二段回收余热，再经过锅炉给水预热器和循环水冷却器降温，脱出变换气中大量的水，进入变压吸附提氢单元。变压吸附提氢采用 6-1-3/P工艺(6个吸附塔，1个进料塔，3次均压，常压解吸)。冷却脱水后的变换气(约2.1 MPa，不超过40 ℃)经过气液分离缓冲罐后由吸附塔底部进入吸附塔，经过吸附塔脱出杂质后，在吸附塔顶部出口获得纯度为99.99%的氢气(约2.0 MPa，不超过40 ℃)，底部获得解析气，解析气经缓冲罐后返回转化炉燃烧供热，以降低天然气的用量。转化所需的热量由天然气和变压吸附解析气进入烧嘴燃烧提供。涉及的具体反应如下

。

周一刚一上班，我便接到客户李先生的电话：“你们的硒鼓太贵了，不划算，买几次你们的硒鼓，我又可以重新买台激光打印机了，请问，你们公司是否可以考虑采取优惠或让利政策？”

天然气的主要成分是甲烷，甲烷的H、C比值高，因此天然气是制备氢气的优质原料。目前工业上利用天然气制备氢气的主要方式是天然气重整，如水蒸气重整(SMR)、自热重整(ATR)、干重整(DRM)等，其他天然气制氢方式还包括部分氧化(POX)以及直接裂解。

SMR的产氢效率约为74%，成本约为1.8 美元/kg

，被认为是制取H

的无价商业资产

。天然气水蒸气重整技术已经十分成熟，目前已大规模应用在工业制氢领域。

b.天然气重整制氢催化剂性能

为了进一步提高天然气重整反应的产氢效率，可以着眼于提高催化剂的催化性能。性能优越的催化剂对于调控重整反应的反应温度、转化率、氢选择性及氢产量等起重要作用。

目前甲烷重整使用的催化剂主要分为贵金属催化剂和过渡金属型催化剂

。贵金属催化剂(如Pt、Rh)催化性能优异且抗积碳能力强，但价格高、丰度较低，难以在工业领域实现大规模应用。在过渡金属型催化剂中，Fe、Co、Ni基催化剂具有与贵金属催化剂相媲美的初始催化活性

，但是在反应过程中很容易因积碳或者烧结而导致失活，因此需要进行掺杂改性处理。

应用型本科院校的目标为培养综合能力强、专业技能高的优秀科技类人才，但是，目前，电子商务课程还存在着问题。

影响甲烷重整反应中催化剂活性及稳定性的因素主要有3个。第1个是活性组分，比如贵金属催化剂与非贵金属催化剂的活性组分不同，导致了催化性能的差异；第2个是载体，由于载体表面积、酸碱性及金属-载体之间相互作用的差异，会引起催化剂结构组成、颗粒、金属分散度等发生变化，从而影响催化剂的活性、选择性以及抗积碳性能，常见的载体有介孔SiO

、介孔Al

O

、ZrO

等；第3个是助剂，向催化剂中添加活性金属(如Pt、Cu、Co、Fe等)能够改变催化剂的结构性质，进而影响催化剂抗积碳性能以及稳定性。

目前已经有许多关于催化剂改性的研究报道，如Bradford等

制备了不同镍基催化剂用于低温甲烷干重整反应，发现了Ni/TiO

催化剂显示出最高的催化活性，在450 ℃时CH

转化率为3.2%。这得益于金属Ni与TiO

载体之间的强烈相互作用，金属晶体的电子密度增加，从而增强了金属活化甲烷的C-H键的能力。Kumar等

发现在700 ℃时，Ni/ZrO

在甲烷干重整反应中的活性高于Ni/CeO

，这是因为前者的比表面积更大，孔隙率可控。X射线衍射(XRD)结果显示小的Ni颗粒沉积在孔洞中而不是在ZrO

表面，从而实现纳米粒子和更好的镍分散。而Niu等

结合密度泛函理论计算和动力学实验研究探索添加了单层Pt助剂对Ni催化剂在甲烷水蒸气重整过程催化性能的影响，结果显示单层Pt的掺杂会促进核壳催化剂(Pt负载在Ni上)形成。与纯Ni和Pt催化剂相比，Pt在双金属催化剂表面的电子密度发生改变，使得d带中心远离费米能级，促进CH

(

=1～3)与OH

之间的反应，从而抑制积碳的形成。Kim等

结合了实验和密度泛函理论研究，通过调控氧物种在这两个表面的覆盖度以及考虑FeO的形成，证明了甲烷干重整过程中CH

在Ni

Fe(111)表面的活化能垒与在纯Ni(111)表面上类似，但在Ni

Fe(111)表面上，二氧化碳的活化过程得到了促进，有更多的晶格氧生成，晶格氧与NiFe合金中的部分Fe结合形成FeO，C物种与FeO反应转化成CO，从而减少碳沉积的形成。

2.2 电解水制氢

地球上氢元素含量高，却大多以水的形式存在

。电解水制氢是利用水资源制取氢气，电解水制氢成本较高，目前该技术制氢量只占我国氢气总产量的一小部分。电解水制氢技术根据电解质种类的不同，可以分为碱性电解水制氢、质子交换膜(PEM)电解水制氢及固体氧化物电解水制氢等

。

碱性电解水制氢是一种成熟的制氢技术，装置由阳极、阴极、电源、隔膜组成，电解质溶液通常为质量分数20%～30%的NaOH或KOH溶液，电极一般为镍电极。碱性电解水制氢的优点是使用非贵金属催化剂(例如镍)，储量丰富且具有良好的经济效益。缺点是碱性水电解槽(AWE)的工作电流密度低，能量效率也不高，这是因为在通电过程中外电路电阻、传输电阻、电化学电阻较高，从而导致电流密度较低。针对此问题，可以通过电解质循环、改变电极表面性质、加入惰性表面活性剂加速气泡逸出；另外可以开发新型隔膜替代现有隔膜，降低隔膜电阻

。Niether等

开创性地将磁加热技术应用于碱性水电解槽，采用镍包覆的碳化铁纳米颗粒作为催化剂，在高频交变磁场下产生局部加热效应并应用于AWE流动电解池，在20 mA/cm

电流密度下，析氧(OER)过电位降低了200 mV，析氢(HER)过电位降低了100 mV。这种OER动力学提升相当于把电解池的温度升高至200 ℃，而实际上该电解池温度只升高了5 ℃，减少了能量消耗。

① 碱性电解水制氢

② 质子交换膜电解水制氢

与碱性电解水相比，PEM电解水装置的尺寸和重量都显著减小，这得益于质子交换膜的使用，质子交换膜不仅实现了离子传导，还充当了隔膜，起着隔离气体的作用

。PEM电解水技术的电解电流密度比碱性电解水高，且产生的氢气纯度也更高。但是PEM电解水的缺点在于成本高，包括贵金属材料催化剂(如Pt、IrO

)的使用以及质子交换膜制造，二者的成本都非常高，因此目前仅适用于小规模氢气生产。为解决这一问题，浙江大学戴凡博

研究了温度、时间和气体氛围(空气、氩气、氮气)对二氧化铱催化剂性能的影响,得到了使用亚当斯融合法制备IrO

催化剂的最优制备工艺，将制备得到的IrO

催化剂和质量分数为60%的Pt/C催化剂通过喷涂法制备了膜电极,将其应用在PEM电解水装置中与商业膜电极进行比较，发现在相同工况下，自制膜电极的电流提高了18.4%；最后以掺锑二氧化锡为载体，对IrO

催化剂实现了负载，发现负载后单位质量IrO

的电化学性能比负载前提高了2.09倍。Cheng等

采用碳缺陷驱动自发沉积新方法，构建由缺陷石墨烯负载高分散、超小且稳定的Pt-AC析氢电催化剂，研究表明，阴极电催化剂的Pt载量有效降低，并且催化剂的质量比活性、Pt原子利用效率和稳定性得到显著提高。目前水电解制氢所用质子交换膜主要是全氟磺酸膜，如科慕Nafion系列膜、陶氏XUS-B204膜等，由于该膜制备工艺复杂，长期被美国和日本的少数企业垄断，导致质子交换膜价格高昂。为了降低膜成本，提高膜性能，国内外研究人员重点攻关改性全氟磺酸质子交换膜、有机/无机纳米复合质子交换膜和无氟质子交换膜。改性全氟磺酸质子交换膜主要通过聚合物改性、膜表面刻蚀改性以及膜表面贵金属催化剂沉积3种途径。而Ballard公司开发出部分氟化磺酸型质子交换膜，热稳定性、化学稳定性、机械强度等指标性能与Nafion系列膜接近，但价格明显下降，被认为有替代Nafion膜的潜力

。

最终，通过经验优化和响应面优化可得：当安全系数取4时，最优法兰盘厚度为14.554 mm，取整为15 mm.

③ 固体氧化物电解水制氢

其次，是要备好学生。学生是教学的主体，教师在备课时势必要充分地考虑到学生因素。具体而言，学生的个性发展差异、认知水平差异、兴趣爱好差异、特长与不足上的差异等，都是教师在备课时可以综合考虑的问题，表现在教学计划中，即可以有：对不同基础的学生设置不同的教学任务；在具体的数学课题中安排擅长这类课题的学生来解答或请其在黑板上解题并讲解；灵活安排某些状态有点松懈的学生的表现，提携其学习状态；注重在教学中给以那些比较拘谨、不爱表现的学生以心理的勉励并为他们提供适宜的表现机会；等等。

高温固体氧化物电解水装置的工作温度为700～1 000 ℃，反应的高温致使该技术的效率和产率均高于碱性电解水和PEM电解水。而该技术电解质主要为固体氧化物，通常为Y

O

、ZrO

，电解质中传导的离子是O

。该技术目前尚未成熟，仍处于研究阶段，国内中国科学院大连化学物理研究所、清华大学、中国科技大学开展了探索研究。国外固体氧化物电解电池(SOEC)技术研究集中在美国、日本和欧盟，主要机构包括三菱重工、东芝、京瓷、爱达荷国家实验室、托普索等，研究聚焦在电解池电极、电解质、连接体等关键材料与部件以及电堆结构设计与集成

。

以上3种电解水制氢技术的比较见文献[35]。

2.3 化工副产品制氢

化工副产品制氢指在工业生产过程中氢气作为副产物，包括焦炉煤气、乙烷裂解、丙烷脱氢及氯碱化工等生产过程产生的氢气。中国烧碱年产量基本稳定在3 000×10

～3 500×10

t/a，副产氢气量为75.0×10

～87.5×10

t/a；中国合成氨生产能力约1.5×10

t/a，每1 t合成氨将产生约150～250 m

的驰放气，可回收氢气约100×10

t/a；中国已建和在建丙烷脱氢项目副产氢量约为37×10

t/a

。各类副产氢占全国氢气总产量的33.333%。

根据安阳河流域年径流的背景值、模拟值和实测值，采用分离法计算了人为活动和气候变化对安阳河流域中下游年径流量变化的影响（表1）。安阳河流域年径流变化主要受人为活动和气候变化两方面影响。在安阳河流域上游主要为山区，除水库外基本没有人为活动影响。因此把1981年前后安阳河水文站的实测径流深的差值作为气候变化对流域上游径流量的影响量。

利用化工副产品制氢的关键是把氢气从混合气体产物中提纯出来，以焦炉煤气制氢为例，采用变压吸附工艺，利用吸附剂对不同气体成分吸附能力的区别，以及气体在吸附剂上的吸附量随其分压降低而减少的特性，实现气体混合物分离和吸附剂再生，在炼焦行业副产焦炉煤气中提取纯氢。氯碱化工、乙烷裂解和丙烷脱氢的副产物气体杂质含量都低于焦炉煤气，在提纯前氢气浓度都比较高，因此提纯难度比较小。除了变压吸附技术外，还可以采用膜分离、金属氢化物分离以及低温分离技术从混合气体产物中提纯H

。在实际应用中，应根据生产体系的特点和对气体纯度的要求选择适宜的纯化方法，有时采用一种方法不能满足纯化要求时，可采用多方法结合，如变压吸附和低温法结合可以提高氢气的回收率

。在低碳发展理念下，按照氢气的生产方式可以将所产出的氢气分为灰氢、蓝氢、绿氢。灰氢是指通过化石能源生产氢气，如煤制氢和天然气制氢。蓝氢是在灰氢方式上的叠加升级，在氢气生产过程中使用了碳捕集与封存技术。绿氢

指使用可再生能源技术所产出的氢气。从短中期发展的角度分析，工业副产氢额外投入少，成本低，能够成为氢气供应的有效补充。但从长期发展角度考虑，随着氢需求量的增加，其受本身工业装置与产能的限制，难以成为氢气供应的主流路线

。然而，在实现碳中和战略目标的背景下，氢能已成为我国能源结构转变和产业转型发展的重要方向，依托成熟的化工生产装置和生产体系，工业副产氢具有成本低、资源丰富且分布广泛等特点，通过引入碳捕获、利用与封存技术，可以使工业副产氢成为蓝氢，工业副产氢是我国氢气生产由灰氢到蓝氢再到绿氢的重要过渡方式。

2.4 生物制氢

生物制氢是指生物将多种生物有机资源转换为能源，如能源作物、农业残渣和废弃物、林业废弃物以及工业和社区废弃物

。生物制氢的生物是指微生物，如深红红螺菌、球形红假单胞菌、球形红微菌等。基于生物有机资源的生物制氢生产工艺主要分为如下5种类型

。

① 直接生物光解

在直接生物光解过程中，太阳能通过微藻光合系统转化为化学能，产生H

。Lu等

以农业生产中坏掉的苹果作为光合细菌HAU-M1的培养原料，在实验中探究了培养液初始pH值、光照度、培养温度、培养基质固液比等因素的影响，并采用响应面法对实验进行优化。结果表明，当培养液初始pH值为7.14、光照度为3 029.67 lx、温度为30.46 ℃、固液比为0.21时，氢气得率最大，为单位质量原料(111.85±1) mL/g。

间接生物光解的过程较直接生物光解更加复杂，首先是经过光合作用形成生物质，待生物质浓度达到一定程度时发生暗发酵，最后产出H

。

② 间接生物光解

当前时代是商品经济时代，商品与人们的生活息息相关，高中生也不例外。人们在挑选商品时，包装成为了影响大众消费行为的重要因素。合理的包装，不仅能保护商品免于挤压，而且还能让商品更显美观，能够拉近消费者与产品之间的距离。事实上，包装不仅是一种外在形式，而且还是商品价值构成中的因素。当前商品过度包装活动的综合表现为：

③ 生物水煤气变换(WGS)反应

通过问卷星软件发放《校企合作问卷调查表（学生用卷）》，收到问卷为268份，其中2016级学生占145人，2015级学生占123人，2014级学生2人；通过问卷星发放《校企合作问卷调查表（企业用卷）》，回收问卷为60份。调查问卷显示大学生期待改革大学英语教学模式，加强英语听说能力培养，以及掌握专业英语学习。企业希望校企合作能够对大学英语教学改革有启示作用，也显示了企业所需的英语人才标准，以及强调大学生的英语听说能力培养。

生物WGS反应是指一些可以在黑暗中生存的光异养细菌，如深红红螺菌，利用一氧化碳(CO)作为唯一的碳源，通过CO氧化与H

还原为H

的耦合产生三磷酸腺苷(ATP)

。

④ 光发酵

光发酵是指通过利用太阳能、有机酸或生物质，在固氮酶的作用下，光合细菌发酵产生氢。

⑤ 暗发酵

暗发酵是指厌氧细菌和一些微藻(如绿藻)在缺氧(无氧)条件下在富含碳水化合物的底物上发酵产生氢气，温度为30～80 ℃。Zagrodnik等

以淀粉为原料，采用光暗耦合发酵，通过加培养丙酮丁酸梭菌和球形红杆菌的方式来制取氢气，结果表明，在暗发酵阶段pH值大于6.5会生成乙酸、乳酸，从而使得氢气得率下降。在适宜的培养条件下，设定淀粉进料量为1.5 g/(L·d)，经过11 d的光暗耦合发酵后，氢气得率(每升基质)为3.23 L/L，产量是单纯暗发酵条件下产量的2倍，而当淀粉进料量为0.375 g/(L·d)时，淀粉转化率最高。

开发利用生物制氢是有效处理农业、工业、生活垃圾的合理途径，能进一步治理农、林等行业产生的大量生物质废料，对于改善中国的商业用能结构、缓解能源短缺和保护生态环境具有重要意义，符合中国可持续发展的战略方针

。

2.5 太阳能制氢

太阳能制氢是通过催化活化的方式打断水分子中的氢氧键，而水分子成键轨道上的电子激发到反键轨道上，需要8 eV的能量。倘若仅依靠热分解水，需要热源温度达到2 500 K，该方法耗能高且分解效果不佳。而依靠太阳光直接分解水,需要的光的波长大约是170 nm，然而光线经过大气的吸收、散射，实际到达地面的太阳光中几乎没有波长小于200 nm的光线

。因此研究者主要通过聚集太阳能能量以及采用光催化剂从而提供高催化反应活性中心两种途径实现水的分解。太阳能制氢主要分为热分解水制氢、催化分解水制氢、光解水制氢。

① 热分解水制氢

企业货币资金管理中经常会出现各种问题，如少列收入、多列支出、公款私存、贪污挪用、私设小金库，票据和印章管理混乱等。在货币资金运营中存在资金链紧张，或者资金闲置的问题，造成资金风险大或资金运营效益低的状况，上述问题主要还是货币资金内部控制的问题，总结起来，主要存在以下问题。

直接利用太阳能聚光器收集太阳能，使热源温度达到2 500 K，将水分解为氢气和氧气，该技术的难点在于把能量密度较低的太阳光聚集起来，且由于反应在高温下进行，对反应器材料有着极高的要求。

② 催化分解水制氢

基于紫外光照射TiO

时可以分解水的原理，当半导体吸收光子后，价带的电子被激发到导带并在价带留下空穴h

，h

获取水分子的电子，并把水氧化分解为氧气和H

，而电子与H

结合后放出氢气。但是受限于电极材料和催化剂性能，目前研究工作得到的光解水效率普遍较低(10%～13%)

。

③ 光解水制氢

首先，应当制定科学的人才发展规划，增加东丽区卫生人才的数量和质量，加入优势的资源，提升东丽区对卫生人才的吸引力，在岗位的设置、职称的评定、人员的管理方面融合医疗改革的要求，完善管理的方式，合理化人力资源配置，增加对老旧小区、居住分散区域的医疗卫生财政支持，提高社区医疗服务水平，完善社区医疗的卫生人才发展规划。

光解水制氢指由光阳极(半导体材料)和阴极共同组成光化学电池，在电解质环境下依托光阳极来吸收周围的阳光，在光阳极上产生电子，之后借助外路电流将电子传输到阴极上，氢离子能从阴极接收到电子产生氢气。

本研究发现，种植体植入后即刻及12周，直径为5.0 mm种植体的ISQ值显著高于直径为3.5、4.3 mm的种植体(P<0.05)；说明种植体直径对植入后的稳定性存在显著影响。可能是受限于病例数和研究方法，本研究中种植体长度对稳定性的影响并不显著。Romanos等[12]认为，在HU值较大的区域宽径种植体可以获得更好的稳定性。 Shiffler等[17]研究发现，长度对种植体稳定性存在显著影响，同时认为下颌区种植体的稳定性普遍高于上颌区。本研究中，术前颌骨HU值下颌显著高于上颌，种植体植入后即刻及12周下颌区的ISQ值也显著高于上颌(P<0.05)，与Shiffler等的研究结果相一致。

光解水制氢的核心在于催化剂，g-C

N

类材料作为一种新兴的光解水制氢催化材料，由于其合成方法简单，具有合适的能级结构、优良的物理化学稳定性引起了研究者的关注

。在g-C

N

上引入金属负载，可以提高光生电荷的转移效率，从而提升光催化性能。研究发现，掺杂Pt的中空mpg-C

N

纳米球可通过增强可见光的吸收来提高光催化制氢速率

。Ge等

在g-C

N

表面负载银纳米颗粒，当Ag的负载量(质量分数)为1.0%时，其在g-C

N

的表面分散性良好；负载Ag的g-C

N

的制氢速率为10.105 mmol·h

·g

，而纯g-C

N

在可见光下的制氢速率为0.862 mmol·h

·g

，负载银后的制氢速率提高至11.7倍。此外，共轭微孔聚合物固有的多孔结构可以增强聚合物与水分子之间的相互作用，促进电荷转移，从而促进光催化制氢反应的进行

。Lan等

用二苯并噻吩砜单元取代聚合物网络中的苯单元，进一步改性聚合物CP-CMP10，研究结果表明，砜单元可以充当电子输出的“触手”，从聚合物中捕获光生电子，促进光催化制氢反应的进行。随着聚合物中砜单元含量的增加，聚合物P-FSO的制氢速率显著增强，最大为400 μmol·h

·g

。

3 总结与展望

开发利用氢能不仅能摆脱对传统化石能源的长期依赖，还能解决能源短缺及环境污染问题。低成本且高效环保地制取氢气并推广应用，有利于中国能源结构转变与可持续发展战略的实施

。

报告显示，2019年国内煤制氢的产量最大，达到2 124×10

t，占比63.54%；其次为工业副产氢和天然气制氢，产量分别为708×10

t和460×10

t

，由此可以看出我国所产出的氢气以灰氢为主，所涉及的碳排放量很大。在双碳目标下，需要对当前的主流的氢气生产方式进行升级改造，如采用碳捕获与封存(CCS)和碳捕获、利用与封存(CCUS)技术。与CCS技术相比，CCUS技术多了利用步骤，将二氧化碳资源化，将其作为一种副产品，视为原辅材料投入到其他生产过程中，实现循环再利用，而不是简单封存，从而产生经济效益

。

以南庄制氢加氢一体站为例，对采用CCUS技术后的工艺流程做出展望。解析气中的主要成分为CO

、CO、少量未反应的CH

以及少量的H

，可以采用溶剂吸收、低温精馏、膜分离以及变压吸附等分离技术把CO

分离出来进行储存或者就地生产干冰、尿素等工业产品，这样既减少了碳排放，又把CO

这一资源有效利用，转化成价值更高的化工产品。此外，可以考虑采用甲烷干重整制氢技术，这一技术利用CH

和CO

在高温催化条件下反应直接生成合成气(CO+H

)，合成氢气的同时能够有效利用CO

这一温室气体，有助于缓解全球变暖问题，但限制这一技术的推广应用的难题仍在于催化剂容易烧结或者积碳而导致失活，因此提高催化剂活性和稳定性是促进氢能发展的重要因素。

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