在眾多清潔能源中，氫能是一種清潔、無碳、靈活高效的新能源，氫能具有良好的發展前景，可以直接作為能源使用，也可以作為化學能和電能之間清潔高效轉換的載體，這使得氫能具有巨大的潛力。 氫氣具有特殊的物理性質，因此不能直接從自然界獲得，目前製氫的原料主要來自化石能源、水和工業廢氣。
隨著化學技術的不斷發展，研究人員提出了多種製氫方法，如天然氣製氫、甲醇製氫、焦爐煤氣製氫、水電解製氫等，製氫純度分別為。 500%~99.999%，主要雜質氣體有CH4 CO CO2 N2、CH3OH CO2 H2O、CH4 CO2 N2、O2 H2O，經淨化後通常採用氫氣原料氣，根據應用要求選擇氫氣純度，通常採用吸附分離技術去除氫氣中的雜質。 變壓吸附（PSA）、低溫蒸餾和膜分離主要有三種工藝，其中PSA製氫技術具有成本低、能耗低、效率高等特點，在工業製氫方面具有良好的前景。 PSA技術根據不同氣體組分在不同壓力條件下吸附能力的差異，選擇相對高壓吸附和低壓解吸，從而實現氣體分離淨化。
變壓吸附工藝主要分為真空變壓吸附（VPSA）和快速變壓吸附（RPSA）。 PSA迴圈通常包括吸附、均衡、反向放電、再生（真空）和最終充電等步驟。 VPSA增加反向放電後的真空階梯，以增強吸收劑附著力的解吸和再生效果。 RPSA使用更高的壓力變化率和更短的迴圈時間，以實現更快的吸附和解吸。 因此，吸附劑必須具有較高的吸附能力和快速的吸附和解吸效能。 本研究以活性炭和5A分子篩為吸附劑，模擬了六塔RPSA工藝的製氫過程，研究了進料流量、沖洗流量比和吸附劑填充高度比對RPSA效能的影響。 結果表明，RPSA工藝產氫率高但回收率低，需要搭配可快速吸附和解吸的吸附劑，避免資源浪費。 此外，影響變壓熱吸附製氫效能的工藝變數包括進料時間、入口壓力、吸附時間、吹掃時間和吸附床數。
吸附劑的選擇
吸附劑的選擇對PSA製氫效能至關重要，常用的吸附劑有沸石、活性炭、碳分子篩（CMS）、金屬有機骨架（MOFS）和活性氧化鋁。 PSA吸氫劑的特性和吸附特性見表2。 根據吸附劑對不同氣體成分的選擇性，研究人員經常使用多種吸附劑作為層流床填充吸附劑來處理複雜的原料氣，例如用沸石吸收 CO、N2 和活性炭吸收 CO2 和 CH4
PSA製氫工業應用
近年來，我國的變壓吸附製氫技術日趨成熟。 例如，西南化工研究設計院建成的PSA提純氫氣產業廠房1000餘套，在PSA製氫領域處於領先地位，為大型煉化化工、現代煤化工和氫能產業的發展提供了有力支撐。 PSA技術可應用於分布式製氫和加氫一體化裝置。
PSA製氫具有廣闊的應用前景，未來將向高效、低能耗、智慧型化、新材料方向發展。