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通過在熔融金屬上裂化甲烷生成氫氣

德國先進(jìn)的可持續(xù)發(fā)展研究所（IASS）以及Karlsruhe理工學(xué)院（KIT）的研究人員開發(fā)出一種工藝可將甲烷轉(zhuǎn)化成氫氣和炭黑。由諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)得主，前IASS科學(xué)主任Carlo Rubbia教授發(fā)起的一個(gè)聯(lián)合項(xiàng)目已經(jīng)證明了這一概念的可驗(yàn)證性。

根據(jù)Rubbia提出的一種新型反應(yīng)器設(shè)計(jì)，甲烷在熔融金屬上發(fā)生裂解。甲烷被引入充滿熔融錫的溫度高于750℃的塔底部。當(dāng)氣泡上升時(shí)，甲烷被熱裂解為H2，炭黑沉積在氣泡表面。氣泡在頂部分解釋放H2，留下炭黑粉末膜，炭黑可回收用于銷售。

從2012年到2015年，IASS和KIT已經(jīng)在KIT的Karlsruhe液態(tài)金屬實(shí)驗(yàn)室中，在由石英和不銹鋼制成的1.2m高的反應(yīng)其中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在最近的實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行2周，在溫度為1 200℃下以78%的轉(zhuǎn)化率生產(chǎn)H2。由IASS和亞琛工業(yè)大學(xué)進(jìn)行的生命周期評(píng)估表明，生產(chǎn)每單位H2在CO2排放量方面，CH4裂解相當(dāng)于電解水，而比蒸汽甲烷重整“更清潔”50%。

初步的經(jīng)濟(jì)學(xué)計(jì)算表明，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)H2生產(chǎn)成本為1.9～3.3歐元/千克（采用德國天然氣價(jià)格，并且炭黑的市場(chǎng)價(jià)值沒有考慮在內(nèi)）。接下來IASS和KIT側(cè)重于優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計(jì)的某些方面（如碳去除工藝），并逐漸將其放大以適應(yīng)更高的流速。

（摘自石油化工2016年第4期）