随着双碳战略的不断深化，氢能产业正在迅猛发展。制氢技术是氢能产业的核心，对于整个氢能产业链的规划和发展非常重要。目前，传统的制氢技术主要包括工业天然气重整制氢和煤气化制氢，是目前氢能的主要来源。然而，在双碳战略和低碳能源转型的背景下，传统制氢技术面临着一些共同的挑战，包括高反应温度、高能耗和高CO2排放等。因此，如何解决这些“三高”问题对于实现氢能与能源结构转型的协同发展具有重要意义。
在4000年，中国科学院工程热物理研究所首次成功突破°在软化环境下，实现“净零排放”的天然气制氢原理。天然气制氢的反应温度从传统的800-100000，通过有序分离氢气和CO2产物。°C降低至400°在C以下，99完成％上述甲烷直接转化为高纯氢和高纯度CO2，完全协调了基于化石能源的制氢和脱碳。氢气和脱碳的能耗降至20-40％。基于这一突破，该研究还完成了太阳能驱动的天然气制氢和脱碳，结合商业化的中温槽聚光技术，进一步减少了化石能源制氢的碳足迹，展示了化石能源和可再生资源相互整合实现可持续氢利用的可行性。随着反应温度的降低，工业余热和氢能之间的融合也成为可能。到目前为止，研究人员已经进行了6000多次稳定循环测试，验证了该方法的稳定性，并初步展示了技术转型应用的广阔前景。
金红光团队是由中科院院士和工程热物理所研究员组成的团队，完成了这项工作。他们得到了国家自然科学基金“能源有序转化”基础科学中心项目的支持。根据科学中心项目的主线，研究人员提出了“热化学多产物有序分离莲藕，提高低温热能品味”的原创热学理念，取得了一系列重大突破。他们成功降低了反应温度，提高了甲烷转化率和选择性，同时实现了低能耗捕集二氧化碳以及设备小型化。
中国工程热物理研究所研究员郝勇表示，天然气与太阳能的结合可以产生“净零排放”的氢能。这一结果表明，在低碳和可再生资源技术蓬勃发展的新形势下，符合我国能源结构特点的化石能源低碳利用新模式。这对低碳发电、工业余热利用、太阳能、风能、生物质沼气等可再生能源的发展具有重要意义。基于这一结果，研究人员可以有效地提高火电厂的发电效率，并通过将获得的低碳氢与天然气混合燃烧来减少碳排放。以天然气为氢能载体，根据加氢站需要生产氢气，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。此外，这一成果可以实现对500℃以下工业余热的高价值、低碳利用。这项研究有望推动能源结构的脱碳，提高可再生能源的占比，并加速可再生能源技术的发展，同时为解决氢能的制造、储存和运输全过程中的瓶颈提供新的思路。目前，该研究团队正在努力推动这一成果的产业化，正在研制能够每天产生百公斤氢气的原理样机。
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