天然气如何加速向氢能转型
时间:
Dec 29,2023
脱碳不可能一蹴而就，一如“能源转型”，必须一步一个脚印。
为了降低日益增长的温室气体排放量氢气很多公司都在尝试将环保的氢气用作可无限再生的灵活能源。
由于氢气的来源和用途灵活性高，其发展势头日益强劲。氢气不仅可以从碳氢化合物中提取，如：石油、天然气或煤炭，还可通过电解工艺利用可再生的风能和太阳能发电。
不同的生产氢气的方式以及生产过程中的相关排放情况一般用颜色命名。例如，“绿色氢气”（“绿氢”）纯可再生资源，无排放物，而“灰氢”则来自碳基资源，其排放物被释放到大气中。“蓝色氢气” （“蓝氢”）也来自碳氢化合物，最常见的就是清洁天然气，但具有碳捕获的优势，可以防止排放物进入大气。
尽管最近价格波动，但天然气基础设施加速了氢气经济的发展。凭借丰富的自然资源供应，有机会将气体分子转化为最接近所需能源的氢。
从环境可持续性的角度来看，可再生来源的氢气是最理想能源，能够完全杜绝碳的介入。然而，用于从绿色资源获取氢气的基础设施在相当长的一段时间内都无法落实到位。在等待期间，世界实现净零脱碳目标将进一步受到限制。
另一方面，现有的天然气基础设施规模庞大，能针对氢气应用，快速、安全地积累丰富的经验。
在世界各地有数百万公里的天然气管道。尽管最近价格波动，但天然气基础设施加速了氢气经济的发展。凭借丰富的自然资源供应，有机会将气体分子转化为最接近所需能源的氢。与灰色氢气不同，来自天然气的蓝色氢气具有碳捕获能力以及永久地下储存能力，有效防止二氧化碳释放到大气中。
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这是氢气整体增长和应用的重要一步，因为天然气已成为最清洁的碳氢化合物能源之一。源自天然气的氢气与碳捕获相结合，为中短期内加速全球氢气应用提供了巨大的机会，最终会持续增加可再生或零排放原料的比例。
了解天然气制氢
如今，世界上生产的大部分氢气均通过蒸汽甲烷重整制成，这是一种成熟的生产工艺，其中高温蒸汽用于从天然气等甲烷源生产氢气。在缺少排放捕获技术的情况下，天然气重整过程会向大气中释放大量碳。为了使氢气更具可持续性，制造商需要解决该生产方法的排放问题。对于现在采用清洁能源转型计划同时为今后开发长期绿色解决方案的行业而言，这是不可或缺的一步。
蒸汽甲烷重整过程分为三个阶段。首先，天然气与蒸汽、压力和催化剂反应产生氢气、一氧化碳和少量二氧化碳。在下一阶段，称为“水煤气变换反应”，蒸汽和一氧化碳与催化剂反应产生二氧化碳和更多的氢气。在最后阶段，通过“变压吸附”产生纯氢气，其中二氧化碳和其他杂质被去除。在传统的灰色氢气生产过程中，二氧化碳废气被释放到大气中。相反，对于蓝色氢气，大部分二氧化碳分子被捕获并返回地下进行长期储存。
随着氢的市场应用越发广泛，可以通过多种方式采用更清洁的能源。在天然气供应管道掺入可再生氢能降低总体温室气体排放。
事实上，这些技术目前已经存在，以弥合更具可持续性的氢燃料的未来。艾默生的蒸汽甲烷重整 (SMR) 解决方案可优化和稳定重整的运行，以帮助生产商提高生产力、减少可变性、减少能源使用、降低排放并最大限度地减少安全隐患。此类解决方案包括在燃料气或天然气进料上安装Micro Motion 科里奥利仪表，以控制蒸汽与碳的比例。这些仪表可保证安全性、催化剂寿命和能源成本。由于氢气在高压下生产，艾默生的调节阀和调压阀有助于保证整个过程安全、受控。为了提高整体效率并识别系统中的泄漏，艾默生还采用变压吸附 (PSA) 技术。这些解决方案与艾默生的其他技术(包括包括数字双胎胎仿真、控制和监控系统以及Plantweb Optics 系统)相结合，可以帮助高效、安全地将天然气转化为蓝色氢气。
随着氢的市场应用越发广泛，可以通过多种方式采用更清洁的能源。天然气掺氢混合可减少总体温室气体排放，采用蓝色氢气还提供了利用宝贵的能源和基础设施资产的机会，包括化石燃料储备和天然气管道。
引领制氢之路
加拿大能源供应商Enbridge是一家使用可再生氢气的公司。在艾默生技术的帮助下，该公司成为北美第一家使用可再生电力生产零排放氢气的公司。Enbridge还在一项试点计划中将氢气混合到天然气中，为3,500户家庭提供更清洁的能源。该项目很好地体现了蓝色氢气是如何帮助创造当地低碳经济并提升未来能源可持续性的。
艾默生另一位推动氢气经济发展的客户是位于美国新墨西哥州的BayoTech。BayoTech提供端到端氢气价值链，正在对氢气的生产、交付和消费方式进行创新。发电范围从天然气、垃圾填埋气和农业沼气的蒸汽甲烷重整到风能和太阳能等可再生能源。
从2022年底开始，BayoTech将与苏格兰的Savock Farms合作，将现场电网厌氧消化过程中产生的一部分生物甲烷转移至氢气生产中。BayoTech项目采用艾默生技术，每天可以生产1,000公斤或以上的可再生氢气，为该地区的零排放汽车提供燃料。这一可复制、可扩展的项目使当地消费者获得了负碳氢。该项目直接满足了苏格兰到2030年至少建成5千兆瓦可再生低碳氢气生产能力的计划。
以创造性的方式找到整合清洁能源解决方案的方法，对公司、政策制定者和消费者而言都有好处。随着全世界希望在2050年实现净零排放，氢气可以在满足全球对清洁能源的需求方面发挥重要作用。其中的关键是要消除应用障碍，实现“边做边学”，并对氢作为未来可持续能源充满信心。
关键词：
2025-08-31
2025-08-25
2025-08-19