我国科学家实现 400°C 以下太阳能天然气制氢与脱碳

制氢技术是氢能产业的源头，它对氢能产业链的整体布局和发展至关重要。近日，中国科学院工程热物理研究所，第一次成功实现400°C温和条件下“净零排放”天然气制氢原理突破。

此前，天然气制氢的反应温度是800-1000°C，中国科学院工程热物理研究所通过有序分离氢气和二氧化碳产物，成功将反应温度降至400°C以下。这是天然气制氢原理的重大突破，99％以上的甲烷可以直接转化为高纯氢和高纯度二氧化碳，基于化石能源的制氢和脱碳完全协同。制氢与脱碳能耗大幅下降，高达20％-40％。

该研究实现了太阳能驱动的天然气制氢和脱碳效果，结合了商业化中温槽式聚光技术，以此缩减化石能源制氢所带来的碳排放，反应温度的降低意味着工业余热和氢能的结合是很有可能实现的。

到目前为止，研究人员进行稳定循环实验超过了6000次，证实了该方法的可行性和安全性，同时显示了技术转化应用的可靠性。据了解，国家自然科学基金“能源有序转化”基础科学中心支持了该研究。

研究团队在降低反应温度、提高甲烷转化率与选择性、低能耗捕集二氧化碳、设备小型化等方面取得了一系列重要突破，并在Energy＆EnvironmentalScience上发表了相关研究成果。研究人员围绕科学中心项目主线，创新地提出了“热化学多产物有序分离耦合中低温热能品位提升”的热力学新思路。

中国科学院工程热物理研究所研究员郝勇表示，随着低碳、可再生能源技术不断发展，天然气和太阳能也可以结合制备“净零排放”氢能。这一技术展示了化石能源低碳利用新模式，非常符合我国能源结构的特点，对于可再生能源的消纳具有重要意义。

研究通过将低碳氢与天然气混合掺烧，可以有效提高火力发电厂的发电效率，减少碳排放；以天然气为氢能载体，根据需要在加氢站生产氢气，有望降低基础设施投资和氢能生产、储存和运输成本，实现二氧化碳的集中资源利用。该研究有望促进能源结构脱碳，从而提升可再生能源的比例，推动可再生能源技术的发展。同时，还能为氢能制、储、运全链条所存在的问题提供新的解决思路。目前，该团队正在努力促进该成果的产业化，正在努力研发日产百公斤级氢气的原理样机。