蒸汽甲烷重整(SMR)是壹種從主要是甲烷的天然氣中生產氫氣的方法。是目前最便宜的工業氫氣來源。世界上近50%的氫氣都是通過這種方法生產的。該工藝包括在蒸汽和鎳催化劑的存在下將氣體加熱至700–1100°C。
產生的吸熱反應分解甲烷分子並形成壹氧化碳CO和氫H2。然後壹氧化碳氣體可以隨蒸汽通過氧化鐵或其他氧化物,發生水煤氣變換反應,獲得更多的H2。這壹過程的缺點是其副產品是二氧化碳、壹氧化碳和其他溫室氣體的主要大氣釋放物。
根據原料質量(天然氣、富氣、石腦油等。),生產壹噸氫氣也會產生9到12噸CO2,這是壹種可能被捕獲的溫室氣體。
根據原料質量(天然氣、富氣、石腦油等。),生產壹噸氫氣也會產生9到12噸CO2,這是壹種可能被捕獲的溫室氣體。
2、甲烷熱解
解釋甲烷熱解的輸入和輸出,這是壹種高效的壹步法生產氫氣,沒有溫室氣體。
甲烷的熱解是從天然氣生產氫氣的過程。氫氣分離通過在“泡罩塔”中流經熔融金屬催化劑而在壹個步驟中進行。這是壹種“無溫室氣體”的方法,用於測量潛在的低成本制氫,以衡量其擴大規模和大規模運行的能力。?該過程在更高的溫度下進行(1065°C或1950°F)。?
3.電解
電解包括用電將水分解成氫氣和氧氣。水的電解效率70-80%(轉化損耗20-30%)?天然氣蒸汽重整的熱效率在70-85%之間。?電解的電效率有望在2030年達到82-86%?同時隨著該領域的進展不斷加速,同時保持耐用性。
水電解可在50–80°C下運行,而蒸汽甲烷重整需要700–1100°C的溫度..?兩種方法的區別在於使用的壹次能源;電(用於電解)或天然氣(用於蒸汽甲烷重整)。
環境效應
到2020年,大多數氫氣將由化石燃料產生,導致二氧化碳排放。當排放物被釋放到大氣中時,這通常被稱為灰氫,當排放物被碳捕獲和存儲(CCS)捕獲時,這通常被稱為藍氫。
假設美國中上遊地區的甲烷泄漏率和產量被蒸汽甲烷重整器(SMR)所修正。使用具有二氧化碳捕獲功能的自熱重整裝置(ATR)可以在滿足能效要求的情況下獲得更高的捕獲率,生命周期評估表明,與具有二氧化碳捕獲功能的SMR相比,此類裝置的溫室氣體排放更低。
經過評估,與全面捕獲二氧化碳相比,歐洲ATR技術的溫室氣體排放量低於燃燒天然氣。例如,H21項目報告稱,由於二氧化碳強度的降低,溫室氣體排放量減少了68%。天然氣與更適合捕獲二氧化碳的反應器類型相結合。
使用相對較新的無汙染技術通過甲烷熱解產生的氫氣通常被稱為綠松石氫。高質量的氫氣直接從天然氣中產生,相關的無汙染固體碳不會被釋放到大氣中,然後可以出售用於工業用途或儲存在垃圾填埋場中。
由可再生能源生產的氫氣通常被稱為綠色氫氣。有兩種從可再生能源生產氫氣的實用方法。壹種是電制氣,用電電解水制氫,另壹種是垃圾填埋氣在蒸汽轉化爐中制氫。當氫燃料由可再生能源如風能或太陽能產生時,它就是可再生燃料。
核能通過電解產生的氫氣有時被認為是綠氫的子集,但也可以被稱為粉紅氫。2022年6月,奧斯卡港核電站達成協議,每天供應公斤級的商用粉色氫氣。