盡管業(yè)界對可再生能源制氫的呼聲不斷高漲，甚至近兩年多家企業(yè)加入水電解制氫設(shè)備的研發(fā)隊伍中，但在可再生能源制氫成本和制氫技術(shù)成為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一大難題之際，天然氣制氫的熱度依舊未有絲毫下降。

近日，中國科學(xué)院工程熱物理研究所首次實現(xiàn)了400℃溫和條件下“凈零排放”的天然氣制氫原理突破。通過有序分離氫氣和二氧化碳產(chǎn)物，天然氣制氫反應(yīng)溫度由傳統(tǒng)的800-1000℃降至400℃以下，實現(xiàn)了99%以上甲烷直接轉(zhuǎn)化為高純氫與高純二氧化碳，并實現(xiàn)了基于化石能源的制氫與脫碳的完全協(xié)同。制氫與脫碳能耗下降幅度達20-40%。

據(jù)悉，中科院熱物理研究所團隊已經(jīng)在努力推動這項研究成果的產(chǎn)業(yè)化進程，正在研制日產(chǎn)百公斤級的原理樣機。這將催化國內(nèi)天然氣制氫技術(shù)進展，未來我國天然氣制氫技術(shù)效率有望大幅提高。

天然氣制氫工藝原理——

天然氣制氫工藝的原理就是先對天然氣進行預(yù)處理，然后在轉(zhuǎn)化爐中將甲烷和水蒸汽轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣等，余熱回收后，在變換塔中將一氧化碳變換成二氧化碳和氫氣的過程，這一工藝技術(shù)的基礎(chǔ)是在天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。在變換塔中，在催化劑存在的條件下，控制反應(yīng)溫度，轉(zhuǎn)化氣中的一氧化碳和水反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳。

雖然天然氣也屬于化石燃料，在生產(chǎn)藍氫時也會產(chǎn)生溫室氣體，但由于使用了碳捕捉、利用與儲存（CCUS）等先進技術(shù)，溫室氣體被捕獲，減輕了對地球環(huán)境的影響，實現(xiàn)了低排放生產(chǎn)。

天然氣制氫過程（來源：東亞經(jīng)貿(mào)新聞）

天然氣制氫工藝目前在世界氫氣制取市場占比排第一位。我國天然氣制氫的占比排在第二，位于煤制氫之后。究其主要原因，一是煤制氫技術(shù)較為成熟，規(guī)?；瘧?yīng)用較早，二是成本較低，但是對環(huán)境并不友好。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，未來，天然氣制氫將成為主流制氫技術(shù)。隨著催化劑品質(zhì)的提高、工藝流程的改進、控制水平的提高、設(shè)備形式和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，天然氣制氫工藝的可靠性和安全性都得到了保證。其不足之處是原料利用率低，工藝復(fù)雜，操作條件苛刻，并且對設(shè)計制造、控制水平和對操作人員的理論水平及操作技能均要求高。

我國首套橇裝天然氣制氫裝置——

去年8月，我國首套自主研發(fā)的橇裝天然氣制氫裝置在佛燃能源明城綜合能源站正式投用。

據(jù)悉，該套裝置滿負(fù)荷條件下4.8立方米天然氣可制取11立方米氫氣，制氫純度達到99.999%。該套自主研發(fā)的橇裝天然氣制氫裝置采用天然氣和水蒸氣重整工藝制氫，可從城市天然氣管道就地取氣，無須從集中制氫廠；使用長管拖車運氫到站可降低氫氣終端成本20%~30%，不僅能有效解決用氫難、用氫貴的問題，對減少城市道路運氫風(fēng)險也具有積極作用。

天然氣制氫的成本與天然氣價格息息相關(guān)，天然氣原料成本占比高達70%-90%。而這也與天然氣資源分布地區(qū)相關(guān)，我國天然氣資源供給區(qū)域主要分布于西部地區(qū)，這也間接導(dǎo)致國內(nèi)天然氣制氫成本相對較高。

隨著天然氣產(chǎn)供儲銷產(chǎn)業(yè)鏈的完善、天然氣開采技術(shù)的進步、儲量巨大的頁巖氣等非常規(guī)天然氣開發(fā)成本的不斷降低，天然氣制氫的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢越來越明顯，該技術(shù)將成為最主要的制氫路線，從而加快推進我國氫經(jīng)濟的發(fā)展。