制氫技術是氫能產(chǎn)業(yè)的源頭，對氫能產(chǎn)業(yè)鏈的整體布局與發(fā)展頗為重要。中國科學院工程熱物理研究所近日首次實現(xiàn)了 400°C 溫和條件下“凈零排放”的天然氣制氫原理突破。
據(jù)介紹，通過有序分離氫氣和 CO2 產(chǎn)物，天然氣制氫反應溫度由傳統(tǒng)的 800-1000°C 降至 400°C 以下，實現(xiàn)了 99% 以上甲烷直接轉(zhuǎn)化為高純氫與高純 CO2，并實現(xiàn)了基于化石能源的制氫與脫碳的完全協(xié)同。制氫與脫碳能耗下降幅度達 20-40%。
基于此，該工作結合商業(yè)化中溫槽式聚光技術，實現(xiàn)了太陽能驅(qū)動的天然氣制氫與脫碳，進一步減少化石能源制氫的碳足跡，展示了化石能源與可再生能源互補實現(xiàn)可持續(xù)氫能利用的可行性。反應溫度的降低使工業(yè)余熱與氫能的結合成為可能。
迄今為止，研究人員已完成了超過 6000 次的穩(wěn)定循環(huán)實驗，驗證了該方法的可靠性，并初步展示了技術轉(zhuǎn)化應用的廣闊前景。

溫和條件下“凈零排放”的天然氣制氫原理 | 圖源：中國科學院網(wǎng)站

從中國科學院網(wǎng)站得知，該工作由中科院院士、工程熱物理所研究員金紅光團隊完成，獲得國家自然科學基金“能源有序轉(zhuǎn)化”基礎科學中心項目的支持。
科研人員圍繞科學中心項目主線，原創(chuàng)性地提出了“熱化學多產(chǎn)物有序分離耦合中低溫熱能品位提升”的熱力學新思路，在降低反應溫度、提高甲烷轉(zhuǎn)化率與選擇性、低能耗捕集二氧化碳、設備小型化等方面實現(xiàn)了系列重要突破。相關研究成果發(fā)表在 Energy & Environmental Science 上。
中國科學院工程熱物理所研究員郝勇表示，團隊正努力推動本成果的產(chǎn)業(yè)化，日產(chǎn)百公斤級氫氣的原理樣機正在研制中。