氫能的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈包括“生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、運(yùn)輸和使用”五個(gè)環(huán)節(jié)，其中制氫是第一個(gè)重要環(huán)節(jié)。具有低CO2排放的制氫方法包括相對(duì)成熟的技術(shù)，例如電解制氫和甲醇重整制氫，熱化學(xué)分解水制氫等。 近年來(lái)，廢物制氫因其成本優(yōu)勢(shì)而受到科學(xué)界和工業(yè)界的關(guān)注。垃圾氣化制氫的總生產(chǎn)成本約為28.74元/kg，其中垃圾氣化工段13.80元/kg，合成氣提純和氫氣分離提純工段14.94元/kg。根據(jù)這一計(jì)算，廢物制氫的成本低于中國(guó)建設(shè)的電解水示范項(xiàng)目36.4元/公斤的氫氣成本。規(guī)模經(jīng)濟(jì)形成后，預(yù)計(jì)成本將降至20元/公斤以下，這相當(dāng)于天然氣等化石能源制氫技術(shù)的成本。 就廢物制氫項(xiàng)目的收入而言，除氫氣銷(xiāo)售外，還包括廢物處理費(fèi)、殘?jiān)N(xiāo)售和可能的CO2貿(mào)易收入，這可以有效分擔(dān)氫氣生產(chǎn)成本并降低氫氣價(jià)格。此外，廢物制氫技術(shù)也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義： 促進(jìn)廢物的減少、再循環(huán)和無(wú)害化處理。與填埋、堆肥和焚燒等傳統(tǒng)垃圾處理方法相比，氣化占地面積小，不會(huì)產(chǎn)生二惡英等有毒有害物質(zhì)?？梢允褂媒?jīng)處理的氣體和殘留物。 減少當(dāng)?shù)刭Y源短缺導(dǎo)致的氫氣生產(chǎn)瓶頸。鑒于某些地區(qū)的廢物量大且分布廣泛，以廢物為原料生產(chǎn)氫氣將有助于豐富氫能源，增加氫供應(yīng)，減少不同地區(qū)的氫消費(fèi)。 從這兩個(gè)角度來(lái)看，發(fā)展廢物制氫具有積極意義。廢物制氫的發(fā)展是什么？ 一、廢物制氫技術(shù)研究現(xiàn)狀 根據(jù)各種技術(shù)原理，廢物制氫技術(shù)可分為兩類(lèi)：熱化學(xué)和生物化學(xué)。 1.熱化學(xué)技術(shù) 熱化學(xué)技術(shù)，顧名思義，是一種基于熱化學(xué)過(guò)程的廢氫生產(chǎn)技術(shù)。其原理是有機(jī)物在缺氧和高溫下分解成合成氣，合成氣主要由氫氣、一氧化碳和甲烷組成；無(wú)機(jī)物質(zhì)被熔化成金屬和玻璃渣，用作基材和建筑材料的原料。典型的熱化學(xué)過(guò)程是熱解和氣化，可以在氣化之前使用，以提高原料的熱值。 熱化學(xué)技術(shù)適用于可燃固體廢物，這是廢物的可燃成分。常見(jiàn)的可燃固體廢物包括紙張、塑料、木材、織物和廢燃料。熱化學(xué)法在垃圾處理中的優(yōu)勢(shì)是最小化，這可以最大化垃圾填埋場(chǎng)的空間。據(jù)估計(jì)，經(jīng)過(guò)熱化學(xué)處理后，廢物的質(zhì)量和體積分別為70%~80%。減少80%~90%。 研究結(jié)果表明，基于熱化學(xué)技術(shù)的廢氫生產(chǎn)方法在不同條件下的制氫率范圍很廣，每千克可燃固體廢物可產(chǎn)生約20~178.7克氫氣。氫產(chǎn)量最高的研究來(lái)自吳和威廉姆斯。廢物類(lèi)型為聚丙烯塑料。制氫方法為熱解（500℃）和氣化（900℃）兩階段反應(yīng)。在反應(yīng)過(guò)程中加入Ni-Mg-Al作為催化劑。產(chǎn)品的氫氣濃度為41.65%，氫氣產(chǎn)率為178.7g/kg。 2.生化技術(shù) 基于生物化學(xué)過(guò)程的廢氫氣生產(chǎn)技術(shù)的原理是在微生物的幫助下將廢物中的有機(jī)物質(zhì)分解成氫氣。典型的過(guò)程是輕度發(fā)酵和深色發(fā)酵。 黑暗發(fā)酵制氫是指在大氣壓、缺氧和黑暗條件下，厭氧細(xì)菌分解廢物中的有機(jī)物，產(chǎn)生氫氣。其他產(chǎn)品通常是有機(jī)酸、醇、丙酮和CO2。 影響氫氣產(chǎn)率的因素很多，包括底物類(lèi)型、底物濃度、菌株類(lèi)型、反應(yīng)時(shí)間、溫度、pH、氫氣分壓等。由于微生物發(fā)酵所施加的熱力學(xué)約束，較高的底物濃度導(dǎo)致較低的氫氣產(chǎn)量。此外，氫氣分壓過(guò)高也會(huì)對(duì)產(chǎn)率產(chǎn)生負(fù)面影響，及時(shí)去除產(chǎn)生的氫氣將有助于提高氫氣產(chǎn)率。隨著氫分壓的增加，乳酸和乙醇等其他產(chǎn)物的濃度增加，氫合成減少。