2025年中職氫能技術(shù)應(yīng)用（制氫技術(shù)）期末試題

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.以下哪種制氫方法不屬于化學(xué)制氫？A.水電解制氫B.甲醇裂解制氫C.天然氣重整制氫D.光解水制氫2.水電解制氫過(guò)程中，陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)是？A.2H?O+2e?=H?↑+2OH?B.4OH?-4e?=2H?O+O?↑C.2H?+2e?=H?↑D.2H?O-4e?=4H?+O?↑3.天然氣重整制氫的主要反應(yīng)方程式為？A.CH?+H?O=CO+3H?B.CH?+2H?O=CO?+4H?C.CO+H?O=CO?+H?D.以上都是4.甲醇裂解制氫的優(yōu)點(diǎn)不包括？A.原料來(lái)源廣泛B.反應(yīng)條件溫和C.氫氣純度高D.成本低5.光解水制氫中常用的光催化劑是？A.二氧化鈦B.氧化銅C.氧化鐵D.氧化鋅6.以下哪種制氫方法的能量轉(zhuǎn)化效率相對(duì)較高？A.太陽(yáng)能光解水制氫B.生物質(zhì)制氫C.煤制氫D.水電解制氫7.水電解制氫中，電解液一般選用？A.硫酸溶液B.氫氧化鈉溶液C.鹽酸溶液D.硝酸溶液8.天然氣重整制氫過(guò)程中，需要加入哪種物質(zhì)來(lái)提高反應(yīng)效率？A.催化劑B.氧化劑C.還原劑D.吸附劑9.甲醇裂解制氫的反應(yīng)溫度一般在？A.100℃以下B.100-200℃C.200-300℃D.300℃以上10.光解水制氫的主要限制因素是？A.光催化劑的活性B.光照強(qiáng)度C.水的純度D.反應(yīng)體系的壓力11.制氫過(guò)程中，氫氣的凈化方法不包括？A.吸附法B.膜分離法C.冷凝法D.電解法12.水電解制氫設(shè)備中，隔膜的作用是？A.防止氫氣和氧氣混合B.提高電解液的導(dǎo)電性C.增加電極的表面積D.降低反應(yīng)溫度13.天然氣重整制氫中，變換反應(yīng)的目的是？A.提高氫氣產(chǎn)量B.降低一氧化碳含量C.提高甲烷轉(zhuǎn)化率D.降低反應(yīng)溫度14.甲醇裂解制氫的產(chǎn)物除了氫氣還有？A.一氧化碳B.二氧化碳C.甲烷D.以上都有15.光解水制氫中，光的波長(zhǎng)對(duì)反應(yīng)有重要影響，一般哪種波長(zhǎng)的光效果較好？A.紫外光B.可見(jiàn)光C.紅外光D.微波16.制氫過(guò)程中，氫氣的儲(chǔ)存方式不包括？A.高壓氣態(tài)儲(chǔ)存B.低溫液態(tài)儲(chǔ)存C.固態(tài)儲(chǔ)存D.溶液儲(chǔ)存17.水電解制氫的電極材料通常選用？A.鐵B.銅C.鎳D.鉑18.天然氣重整制氫中，脫硫的目的是？A.防止催化劑中毒B.提高氫氣純度C.降低反應(yīng)壓力D.增加反應(yīng)速率19.甲醇裂解制氫中，催化劑的使用壽命受以下哪種因素影響較??？A.反應(yīng)溫度B.原料純度C.反應(yīng)壓力D.催化劑的形狀20.光解水制氫中，反應(yīng)體系的pH值對(duì)反應(yīng)有一定影響，一般維持在？A.酸性B.中性C.堿性D.無(wú)所謂第II卷（非選擇題，共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請(qǐng)將正確答案填寫(xiě)在相應(yīng)的橫線(xiàn)上。1.水電解制氫的基本原理是將電能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能。2.天然氣重整制氫主要包括蒸汽重整和______兩個(gè)過(guò)程。3.甲醇裂解制氫的化學(xué)方程式為_(kāi)_____。4.光解水制氫過(guò)程中，光催化劑吸收光子后產(chǎn)生______和電子。5.制氫過(guò)程中，氫氣的純度檢測(cè)常用的方法有______。（二）簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡(jiǎn)要回答問(wèn)題。1.簡(jiǎn)述水電解制氫的工藝流程。2.天然氣重整制氫中，蒸汽重整反應(yīng)的特點(diǎn)是什么？3.甲醇裂解制氫的工藝流程包括哪些步驟？4.光解水制氫面臨的主要挑戰(zhàn)有哪些？（三）材料分析題（共15分）答題要求：閱讀以下材料，回答問(wèn)題。材料：某制氫廠采用天然氣重整制氫工藝，在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)氫氣產(chǎn)量逐漸下降，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)是重整催化劑活性降低。1.請(qǐng)分析重整催化劑活性降低的可能原因。（5分）2.針對(duì)催化劑活性降低的問(wèn)題，提出相應(yīng)的解決措施。（10分）（四）綜合應(yīng)用題（共15分）答題要求：根據(jù)題目所提供的信息，進(jìn)行綜合分析和計(jì)算。某工廠計(jì)劃建設(shè)一套甲醇裂解制氫裝置，設(shè)計(jì)日產(chǎn)氫氣量為1000kg。已知甲醇的純度為99%，甲醇裂解制氫的化學(xué)方程式為CH?OH→CO+2H?。請(qǐng)計(jì)算：1.每天需要消耗多少千克甲醇？（7分）2.該裝置的甲醇轉(zhuǎn)化率至少需要達(dá)到多少？（8分）（五）論述題（共20分）答題要求：本大題共1小題，20分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，論述氫能技術(shù)應(yīng)用（制氫技術(shù)）的發(fā)展前景和面臨的挑戰(zhàn)。答案：1.A2.B3.D4.D5.A6.A7.B8.A9.C10.A11.D12.A13.B14.D15.B16.D17.D18.A19.D20.B填空題答案：1.化學(xué)2.變換反應(yīng)3.CH?OH→CO+2H?4.空穴5.氣相色譜法等簡(jiǎn)答題答案：1.水電解制氫工藝流程：原料水經(jīng)過(guò)預(yù)處理后進(jìn)入電解槽，在直流電作用下，水在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，產(chǎn)生的氫氣和氧氣分別從電解槽的陰陽(yáng)極出口排出，經(jīng)過(guò)凈化處理后得到合格的氫氣產(chǎn)品。2.蒸汽重整反應(yīng)特點(diǎn)：是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度較高，需要外部供熱；反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳，后續(xù)需要通過(guò)變換反應(yīng)等進(jìn)一步處理；對(duì)催化劑要求較高。3.甲醇裂解制氫工藝流程步驟：甲醇原料經(jīng)過(guò)預(yù)熱后進(jìn)入裂解反應(yīng)器，在催化劑作用下發(fā)生裂解反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳等，產(chǎn)物進(jìn)入變換反應(yīng)器進(jìn)行變換反應(yīng)，將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣，然后經(jīng)過(guò)凈化處理，去除雜質(zhì)，得到氫氣產(chǎn)品。4.光解水制氫面臨的主要挑戰(zhàn)：光催化劑的活性和穩(wěn)定性有待提高，以提高光解效率和使用壽命；光的利用率較低，需要開(kāi)發(fā)更高效的光收集和轉(zhuǎn)換技術(shù)；反應(yīng)體系的設(shè)計(jì)和優(yōu)化還需要進(jìn)一步完善，以提高整體制氫效率。材料分析題答案：1.重整催化劑活性降低的可能原因：原料氣中含有雜質(zhì)，如硫、氯等，導(dǎo)致催化劑中毒；反應(yīng)溫度過(guò)高或過(guò)低，超出了催化劑的活性溫度范圍；反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，催化劑發(fā)生老化；原料氣中水蒸氣含量不當(dāng)，影響催化劑性能。2.解決措施：對(duì)原料氣進(jìn)行嚴(yán)格脫硫、脫氯等預(yù)處理，去除雜質(zhì)；優(yōu)化反應(yīng)溫度控制，確保在催化劑活性最佳溫度范圍內(nèi)；合理控制反應(yīng)時(shí)間，避免催化劑過(guò)度老化；調(diào)整原料氣中水蒸氣的含量至合適比例。綜合應(yīng)用題答案：1.設(shè)每天需要消耗甲醇的質(zhì)量為xkg。根據(jù)化學(xué)方程式CH?OH→CO+2H?，甲醇與氫氣的質(zhì)量比為32:4。則32/4=x/1000，解得x=8000kg，但甲醇純度為99%，所以實(shí)際需要甲醇質(zhì)量為8000÷99%≈8080.8kg。2.甲醇裂解制氫的化學(xué)計(jì)量比為1:2，即1mol甲醇理論上生成2mol氫氣。1000kg氫氣的物質(zhì)的量為1000000g÷2g/mol=500000mol，需要甲醇的物質(zhì)的量為250000mol，甲醇的質(zhì)量為250000mol×32g/mol=8000000g=8000kg，實(shí)際消耗甲醇8080.8kg，甲醇轉(zhuǎn)化率至少為8000÷8080.8×100%≈99%。論述題答案：氫能技術(shù)應(yīng)用（制氫技術(shù)）的發(fā)展前景廣闊。氫能作為一種清潔能源，具有能量密度高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，符合未來(lái)能源發(fā)展趨勢(shì)。制氫技術(shù)不斷創(chuàng)新，新的制氫方法如太陽(yáng)能光解水制氫等有望實(shí)現(xiàn)突破，提高制氫效率和降低成本。隨著氫能在交通、能源存儲(chǔ)等領(lǐng)