2025年大四（氢能科学与工程）氢能制备技术期末试题

2025年大四（氢能科学与工程）氢能制备技术期末试题

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）（总共10题，每题3分，每题只有一个选项符合题意，请将正确答案填在题后的括号内）1.以下哪种制氢方法不属于化石燃料制氢？（）A.天然气重整制氢B.煤制氢C.水电解制氢D.石油炼制制氢2.天然气蒸汽重整制氢过程中，主要发生的反应是（）A.CH₄+H₂O→CO+3H₂B.CO+H₂O→CO₂+H₂C.以上两个反应都有D.以上都不对3.煤制氢过程中，煤气化的主要目的是（）A.将煤转化为气态燃料B.提高煤的含氢量C.去除煤中的杂质D.以上都是4.水电解制氢的效率主要取决于（）A.电极材料B.电解液浓度C.电流密度D.以上都是5.以下哪种催化剂常用于天然气蒸汽重整制氢？（）A.铁系催化剂B.镍系催化剂C.铂系催化剂D.铜系催化剂6.太阳能光解水制氢的关键技术是（）A.高效光催化剂的开发B.太阳能收集系统C.氢气分离与储存技术D.以上都是7.生物质制氢的优点不包括（）A.可再生B.低污染C.成本低D.资源丰富8.甲醇裂解制氢的反应方程式为（）A.CH₃OH→CO+2H₂B.2CH₃OH→CO₂+2H₂C.CH₃OH→C+2H₂+H₂OD.以上都不对9.工业上大规模制氢主要采用（）A.水电解制氢B.化石燃料制氢C.生物质制氢D.太阳能光解水制氢10.以下哪种制氢方法的氢气纯度最高？（）A.水电解制氢B.天然气重整制氢C.煤制氢D.甲醇裂解制氢第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共20分）（总共5空，每空分，请将答案填在横线上）1.氢能制备技术主要包括化石燃料制氢、______、太阳能光解水制氢、生物质制氢等。2.天然气蒸汽重整制氢的主要原料是______。3.水电解制氢的电极反应中，阳极发生______反应。4.太阳能光解水制氢常用的光催化剂有______等。5.生物质制氢可通过______、气化等方式实现。三、简答题（共20分）（总共4题，每题5分）1.简述天然气蒸汽重整制氢的工艺流程。2.说明水电解制氢的原理。3.太阳能光解水制氢面临的主要挑战是什么？4.生物质制氢有哪些优点？四、材料分析题（共15分）阅读以下材料：近年来，随着对氢能的重视和需求增加，氢能制备技术得到了快速发展。某研究团队致力于开发一种新型的太阳能光解水制氢系统。该系统采用了一种新型的光催化剂，能够在可见光下高效地催化水分解产生氢气。通过一系列实验，研究人员发现该光催化剂的活性和稳定性都优于传统的光催化剂。然而，在实际应用中，还面临着一些问题，如光催化剂的负载量、反应体系的传质和传热效率等。请回答以下问题：1.新型太阳能光解水制氢系统的优势是什么？（5分）2.该系统在实际应用中面临哪些挑战？（5分）3.针对这些挑战，你认为可以采取哪些改进措施？（5分）五、论述题（共15分）论述氢能制备技术的发展趋势以及对未来能源结构的影响。答案：一、选择题1.C2.C3.D4.D5.B6.D7.C8.A9.B10.A二、填空题1.水电解制氢2.天然气3.氧化4.TiO₂（答案不唯一）5.发酵三、简答题1.天然气蒸汽重整制氢工艺流程：首先天然气与水蒸气混合进入重整炉，在高温和催化剂作用下发生重整反应生成合成气（主要成分是CO和H₂）；然后合成气进入变换炉，使CO与水蒸气进一步反应生成更多氢气和CO₂；接着通过净化装置去除CO₂、硫化物等杂质，得到较为纯净的氢气。2.水电解制氢原理：在电解槽中，水在直流电作用下发生分解反应。阳极发生氧化反应，水失去电子生成氧气和氢离子；阴极发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气。3.太阳能光解水制氢面临的主要挑战：光催化剂的效率和稳定性有待提高，以实现高效、持久的光催化反应；反应体系的传质和传热效率较低，影响氢气的产生速率和产量；太阳能的间歇性和不稳定性，需要解决储能等问题，确保稳定的制氢过程。4.生物质制氢优点：生物质资源丰富且可再生，来源广泛；制氢过程相对低污染，对环境友好；可实现碳循环利用，有助于减少碳排放。四、材料分析题1.新型太阳能光解水制氢系统优势在于采用新型光催化剂，能在可见光下高效催化水分解产生氢气，且光催化剂的活性和稳定性优于传统光催化剂。2.实际应用面临的挑战有：光催化剂负载量问题，可能影响催化效率；反应体系传质和传热效率低，不利于氢气产生速率和产量。3.改进措施：优化光催化剂负载方式和量，提高催化效果；改进反应体系结构，增强传质和传热效率，比如采用更高效的反应器设计等。五、论述题氢能制备技术发展趋势：多种制氢技术相互融合，优势互补，提高制氢效率和降低成本；更加注重可再生能源制氢，如太阳能、风能等与水电解制氢结合，减少对化石燃料依赖；制氢技术朝着规模化、高效