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重大好消息！我國(guó)近日實(shí)現(xiàn)了 400°C 溫和條件下“凈零排放”的天然氣制氫原理突破，甲烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%，突破了傳統(tǒng)溫度800-1000℃的限制，結(jié)合商業(yè)化中溫槽式聚光技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的天然氣制氫與脫碳。
中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所研究員表示，這對(duì)低碳發(fā)電、工業(yè)余熱利用以及太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)沼氣等可再生能源的消納具有重要意義。一方面，研究成果可有效提高火電廠發(fā)電效率并實(shí)現(xiàn)降碳，另一方面，有望降低天然氣制氫成本，為解決氫能制、儲(chǔ)、運(yùn)全鏈條瓶頸提供新思路。
天然氣制氫，其實(shí)也是我們常說(shuō)的“藍(lán)氫”，工藝原理是通過(guò)預(yù)處理、轉(zhuǎn)化爐(甲烷+水蒸氣)、變換塔，最終由天然氣得到氫氣。同時(shí)，在先進(jìn)工藝中，天然氣轉(zhuǎn)化氫氣過(guò)程中產(chǎn)生的溫室氣體將通過(guò)CCUS(碳捕集)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)低排放。
看起來(lái)簡(jiǎn)單，但其實(shí)天然氣制氫流程復(fù)雜，比如合成氣制備。甲烷分子呈惰性所以需要催化劑，如此高溫條件下催化劑的穩(wěn)定性和活性就至關(guān)重要，主流的選擇是鎳基催化劑。如果不用催化劑那么可以選擇天然氣與空氣燃燒生成合成氣，但也需要控制爆炸限以及停留時(shí)間等等。
就目前來(lái)看，“藍(lán)氫”(天然氣制氫)在碳排放上優(yōu)于“灰氫”(煤制氫)，在成本上優(yōu)于“綠氫”(風(fēng)電制氫)。公開統(tǒng)計(jì)顯示，目前天然氣制氫是氫氣制取市場(chǎng)上的首選。
我國(guó)繼煤制氫工藝之后就是天然氣制氫，大約可以追溯到20世紀(jì)70年代，而快速發(fā)展則就是近5到8年之間的事情，2020年的天然氣制氫市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)超過(guò)了700億，這與我國(guó)天然氣制氫工藝頻頻突破不無(wú)關(guān)系。
2021年，國(guó)內(nèi)首個(gè)站內(nèi)天然氣制氫加氫一體站(南莊站)試運(yùn)行，日制氫加氫能力達(dá)到1100公斤，制氫能力為500標(biāo)方/小時(shí)，電解水制氫能力為50標(biāo)方/小時(shí)，采用了撬裝式天然氣制氫裝備，生產(chǎn)純度超99.999%。
2022年8月，中國(guó)海油正式宣布我國(guó)首套自主研發(fā)的橇裝天然氣制氫裝置投用，氫氣純度99.999%，單位產(chǎn)品消耗、裝置緊湊度等指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，集成度高、自動(dòng)化程度高、制氫效率高、占地面積小，助力氫氣終端成本降低20%至30%。
2022年9月，10萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)天然氣制氫裝置蒸氣轉(zhuǎn)化器項(xiàng)目通過(guò)了鑒定，由天津石化和中國(guó)化工集團(tuán)天華設(shè)計(jì)院共同承擔(dān)完成，是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最大的單系列天然氣制氫裝置，項(xiàng)目研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
當(dāng)然，除了天然氣制氫，電解水制氫也是發(fā)展方向之一，而可再生能源制氫路線頗受喜愛(ài)，包括太陽(yáng)能光催化分解水制氫、生物質(zhì)制氫、核能制氫等，有望成為未來(lái)的主流。
