Ученые достигли водорода и декарбонизации солнечного газа при температуре ниже 400 °C

Технология производства водорода имеет важное значение для общей структуры и развития водородной энергетической цепочки. Традиционные технологии производства водорода, включая переработку промышленного природного газа для производства водорода и газификацию водорода, в настоящее время являются основными источниками водородной энергии, в то время как в контексте стратегии двойного углерода и низкоуглеродного перехода к энергии общие проблемы включают высокую температуру реакции, высокое потребление энергии и высокие выбросы углерода. Как преодолеть проблему « трех высот» имеет большое значение для совместимого развития водородной энергии и трансформации энергетической структуры.

Недавно Институт инженерной термофизики Китайской академии наук впервые осуществил прорыв в принципе производства водорода из природного газа « чистых нулевых выбросов» в умеренных условиях 400 °C. Благодаря упорядоченному разделению водорода и продуктов углерода температура реакции на производство водорода в природном газе снизилась с традиционных 800 - 1000°C до менее 400°C, что привело к прямому преобразованию более 99% метана в высокочистый водород и высокочистый CO2, а также к полной синергии между производством водорода и декарбонизацией на основе ископаемых источников энергии. Потребление энергии для производства водорода и обезуглероживания сократилось на 20 - 40%. Исходя из этого, работа сочетает в себе коммерциализацию технологии синтеза с термосферой, которая обеспечивает производство водорода и декарбонизацию природного газа на солнечной энергии, дальнейшее сокращение углеродного следа производства водорода из ископаемых источников энергии и демонстрирует возможность взаимодополняемости ископаемых и возобновляемых источников энергии для достижения устойчивого использования водорода. Снижение температуры реакции позволяет сочетать промышленное остаточное тепло с водородной энергией. На сегодняшний день исследователи провели более 6000 экспериментов со стабильным циклом, подтвердив надежность метода и предварительно продемонстрировав широкие перспективы применения технологии преобразования.

Эта работа была выполнена командой Цзинь Хунгуана, академика Китайской академии наук и научного сотрудника Института инженерной тепловой физики Китайской академии наук. Сосредоточив внимание на основной линии проекта Научного центра, исследователи оригинально выдвинули новую термодинамическую идею « повышения сортности тепловой энергии при средних и низких температурах при упорядоченном разделении и связи с несколькими продуктами термохимии», достигли ряда важных прорывов в снижении температуры реакции, повышении скорости преобразования и избирательности метана, улавливании углекислого газа при низком энергопотреблении и миниатюризации оборудования. Результаты исследования опубликованы в журнале Energy & EnvironmentalScience.

Хао Юн, исследователь Института инженерной тепловой физики Китайской академии наук, сказал, что сочетание природного газа и солнечной энергии для подготовки водородной энергии с « чистым нулевым выбросом» показывает новую ситуацию бурного развития низкоуглеродных и возобновляемых энергетических технологий, новую модель низкоуглеродного использования ископаемых источников энергии, которая соответствует характеристикам энергетической структуры Китая, имеет большое значение для низкоуглеродной выработки электроэнергии, промышленного использования остаточного тепла и уничтожения возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, энергия ветра и биомасса. Основываясь на этих результатах, исследование может эффективно повысить эффективность производства электроэнергии на тепловых электростанциях и снизить выбросы углерода за счет получения низкого углеводородного и природного газа; Использование природного газа в качестве носителя водородной энергии для достижения производства водорода по требованию на водородной станции, как ожидается, снизит инвестиции в инфраструктуру и затраты на производство, хранение и транспортировку водородной энергии, а также обеспечит централизованное использование ресурсов CO2. Кроме того, этот результат может обеспечить высокую ценность и низкоуглеродное использование промышленного остаточного тепла ниже 500 °C. Ожидается, что это исследование будет способствовать декарбонизации энергетической структуры, увеличению доли возобновляемых источников энергии и ускоренному развитию технологий возобновляемых источников энергии, а также предоставит новые идеи для решения узких мест в цепочках водородной энергетики, хранения и транспортировки. В настоящее время команда работает над продвижением индустриализации этого результата, в настоящее время разрабатывается принципиальный прототип 100 - килограммового водорода Nissan.

-----------------------------------------------Эта статья взята из Китайского нефтяного информационного центра