氫能作為一種熱值高、能量密度大、來源多樣的綠色能源，被譽為21世紀的“終極能源”。

根據權威機構中國氫能聯盟預測，到2030年，我國氫氣的年需求量將達到3715萬噸，氫能產業將成為我國新的經濟增長點和新能源戰略的重要組成部分，產值將突破萬億。

當前，成都市氫能已形成“制備-存儲-運輸-加注-應用”完整產業鏈條，累計示范推廣氫燃料電池汽車370輛，推動建成投運加氫站2座，加氫能力1500千克/天。如何開發出更低成本的氫能，助力實施產業建圈強鏈？

近日，記者從四川大學獲悉，四川大學芶富均教授團隊在其研發的國內首套液態金屬制氫設備基礎上，在熔融催化劑材料制備、反應裂解爐設計和加工、在線連續排碳技術等方面取得了重大突破，順利進入熔融介質裂解制氫產業化階段。

低成本、無二氧化碳排放

熔融介質裂解制氫產業化裝備在蓉成功研發

目前，利用可再生能源+水電解的方案是大規模生產綠氫的唯一技術路線，然而太陽能和風能等可再生能源充沛地區往往存在水資源不足、遠離需求中心等矛盾，存在高能耗、高成本、遠距離儲運安全等問題。因此，目前全球正積極探索低碳排放、低成本、可大規模應用的綠氫制備新技術。

去年初，芶富均教授團隊在國內首次研發出液態金屬熱裂解裝置，利用液態金屬產生穩態熱解溫度場，結合液態金屬本身的催化特性，可促進甲烷分子裂解形成氫氣和固態碳，實現零排放、高效制氫。

近日，該團隊又迎來新進展——歷經一年半，成功開發了新一代綠氫制備技術——熔融介質催化熱裂解制氫。

“天然氣的主要成分是甲烷，目前天然氣重整制氫技術存在大量碳排放問題。”芶富均說，利用熔融介質催化熱裂解制氫技術可以將天然氣中的甲烷裂解成氫和固態碳（炭黑、石墨或石墨烯），無二氧化碳排放，可直接利用現有天然氣和LNG的基礎設施制備綠氫。

“熔融介質熱裂解技術基本原理是采用具有催化特性的熔融介質材料，主要為液態金屬和熔融鹽，作為高溫媒介，使碳氫化合物中的碳氫鍵斷裂生成氫氣和固態碳，反應過程中無二氧化碳產生。”芶富均進一步解釋，同時，相比于電解水制氫，催化熱裂解所需能量更低，并且可以獲得副產物碳，經濟效益更高。

此外，我國天然氣基礎設施完善、技術成熟且無區域限制，相比于電解水制備-存儲-運輸-使用的工業流程，催化熱裂解技術只需通過管道運輸天然氣并在用戶區域現場制氫，氫氣儲運成本更低并且安全性更高，可以滿足綠氫在交通、電力、化工、建筑等領域的大規模應用。

轉化率高達95%

也可實現大規模石墨烯的生產

“通過十年來大量研究探索，團隊掌握了催化劑材料制備、反應器材料選取、結構設計和制造等關鍵技術，自主開發了熔融介質制氫實驗平臺。”芶富均介紹，團隊自主開發了高效、低成本的催化劑，在1100℃下甲烷轉化率高達95%。同時，發展了在線 除碳新技術，可實現連續制氫。相關技術取得了重大突破。

此外，通過調節反應器中反應溫度、天然氣流量、催化劑種類等關鍵參數，也可實現大規模石墨烯的生產等，極大增大副產物碳的經濟附加值。

制氫成本18元/公斤

預計2024年實現日產100-500公斤綠氫

“測算表明，氫氣制備成本為18元/公斤，隨著大規模應用，制氫成本必將繼續降低。”芶富均表示，目前研究團隊已建立中試關鍵技術的研發平臺，預計2024年實現日產100-500公斤氫氣的中試目標。“中試完成后，針對不同應用場景我們可提供兩種技術解決方案，即集中式大規模制氫站和分布式撬裝現場制氫加氫站。”

芶富均教授團隊長期專注于高溫液態金屬的基礎和應用研究。這支科研隊伍很年輕，科研一線的十余名成員平均年齡只有30余歲。在國家重點研發計劃、國家自然科學基金等科研項目支持下，積累了豐富的液態金屬制氫、儲能、聚變堆偏濾器、硼中子俘獲治療（BNCT）靶等應用領域研究經驗。在液態金屬制氫和制石墨烯等方面已申請了20余項專利，部分成果獲得2019年度四川省科技進步一等獎。

“川渝兩地天然氣及頁巖氣資源儲量十分豐富，這是發展氫能的良機。”芶教授說。為打好實現碳達峰碳中和這場硬仗，熔融介質裂解制氫可成為當下高效率、低成本、大規模制備綠氫，助力碳減排和優化清潔能源結構最有潛力的技術方案。發展該技術，有利于改善兩地能源結構，促進天然氣就地綠色轉換。

（來源：錦觀新聞）