天然氢是一种自然生成的、可持续的氢源自上世纪初以来,进行石油矿物开采时常发现有天然生成的氢气逸出,地质勘探界称之为“天然氢”。天然氢分布于在自然界大气圈、地壳、地幔、地下水等系统中。其中,分布在大陆壳、洋壳和火山热液等地质环境中、且可在地表检测到较高浓度的氢源,也称之为“地质氢”,即地质成因的氢。另外为与氢能中的“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”区分开,也有报告中使用“金氢”或“白氢”来描述天然氢。相对电解制氢,天然氢开采拥有较低的成本下限。尤其对高浓度天然氢矿藏,其开采成本可远低于其他制氢途径。天然气制氢工艺的改进通过对转化炉、热量回收系统等进行改造可以实现成本节约、降低对天然气原料的消耗,这种技术通过对原料的消耗,这种技术通过对天然气加氢脱硫和在转化炉中放置适量的特殊催化剂进行裂解重整,生成二氧化碳、氢气和一氧化碳的转化气,之后再进行热量回收,经一氧化碳变换降低转化气中一氧化碳的含量、再通过PSA变压吸附提纯就可以得到纯净的氢气。氢能因其大规模和长期的应用优势,在终端能源需求中的潜在占比预计可达15%至20%。上海哪些天然气制氢设备
设备投资成本:制氢设备购置:制氢设备的采购成本较高,尤其是关键设备,如转化炉、净化装置等,需要大量资金投入。不同厂家生产的设备在质量、性能以及价格上存在差异,先进高效的设备初期投入大,但从长期运营看,能提高氢气产率、降低能耗,可降低单位制氢成本4。设备维护与折旧:设备在日常运行过程中需要定期进行维护保养、更换易损件等,这些维护成本会增加制氢的总成本。而且,设备随着使用年限的增加会逐渐产生折旧,折旧费用也会计入制造成本4。江苏甲醇重整天然气制氢设备氢气已经在农场的一些过程中使用,如谷物干燥、冷却和肥料生产。
天然气制氢设备的**升级方向在于提升氢气产率的同时降低碳排放强度。当前主流的蒸汽甲烷重整(SMR)技术仍面临能效瓶颈(单程转化率约70%-85%)与高碳排放(每吨氢气伴随5-10吨CO₂排放)的双重挑战。未来,设备将通过多技术耦合实现突破:一方面,引入膜分离技术与传统重整炉集成,利用钯合金膜对氢气的高选择性渗透(分离系数>10⁴),使氢气纯度提升至的同时,推动反应平衡向生成物方向移动,将甲烷转化率提升至95%以上;另一方面,碳捕集、利用与封存(CCUS)技术的规模化应用将重构设备架构——新型重整反应器内置CO₂吸附剂(如锂基复合氧化物),在制氢过程中同步捕获CO₂,实现“负碳”制氢(净碳排放量<1吨/吨H₂)。此外,等离子体辅助重整技术通过高能电子激发甲烷分子(活化能降低30%),可在400℃低温下实现转化,较传统工艺节能25%以上,这类颠覆性技术正从实验室走向中试阶段。
为提高制氢系统的整体性能,制氢设备的集成化设计成为趋势。集成化制氢设备将制氢、提纯、储存等功能模块整合在一起,实现了制氢系统的小型化和模块化。例如,将水电解制氢装置与压缩储氢装置集成,可直接产出高压氢气,减少了中间环节的能耗和成本。某分布式能源项目采用集成化制氢设备,占地面积小,安装调试方便,能够快速满足用户的用氢需求。集成化设计不仅提高了制氢系统的紧凑性和灵活性,还降低了系统的建设和运营成本,为制氢技术在更多领域的应用开辟了新道路。根据天然气参加反应的不同,可以分为传统水蒸气重整制氢,部分氧化反应制氢,自热重整制氢三种制氢工艺。
我国某氢能企业与国外**科研机构达成战略合作,共同开展天然气制氢技术研发项目。双方将围绕提高天然气制氢效率、降低成本以及开发新型催化剂等关键领域展开深度合作。根据合作协议,国外科研机构将提供在材料科学和催化反应机理方面的前沿研究成果,而国内企业则负责将这些成果转化为实际生产技术,并进行工业化验证。双方计划在未来三年内,通过优化反应条件和催化剂设计,开发出一款高效、低成本的天然气制氢技术,目标是将氢气生产成本降低 20%。此次合作将整合双方优势资源,加速天然气制氢技术的创新步伐,提升我国在该领域的国际竞争力。天然气部分氧化制氢工艺所消耗的能量更加少。河南节能天然气制氢设备
未来应聚焦氢能领域关键技术,着眼于氢能产业链发展路径。上海哪些天然气制氢设备
天然气制氢设备部件的材料升级将成为技术突破的底层支撑:耐高温腐蚀材料:新型镍基单晶合金(如Inconel740H)通过添加铌、钽等元素,将重整炉管使用温度提升至1100℃(较传统HK40合金提高150℃),同时抗渗碳性能增强3倍,使设备寿命从5年延长至10年以上。催化剂载体:碳化硅(SiC)陶瓷因其高导热性(150W/(m・K))与耐冲刷特性,逐渐替代传统氧化铝载体,用于流化床重整反应器——实测表明,SiC载体催化剂的磨损率<,较氧化铝降低一个数量级。全生命周期回收体系:设备退役后,通过真空熔炼技术回收镍基合金中的贵金属(铂、钯回收率>99%),采用湿法冶金工艺提取催化剂中的锌、铝等有价金属,同时将废耐火材料再生为建筑骨料,构建“资源-产品-再生资源”闭环。据测算,新型材料体系可使设备全生命周期成本降低25%,碳排放强度再降12%。 上海哪些天然气制氢设备