新工艺裂解甲烷产生氢气

天然气在美国能源消耗当中所占比例超过28%。天然气主要成分是甲烷，是一种广泛使用的化石燃料，而且是全球二氧化碳水平上升及由产生气候变化的主要罪魁祸首。为了解决这个问题，高级可持续发展研究所（IASS）和卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员已经开发出一种方法提取甲烷的能量部分，即氢气，不会产生二氧化碳。这一过程称为“甲烷裂解”，甲烷分子在温度超过750℃的情况下，裂解成为氢和碳，无有害排放物。甲烷裂解的概念已经存在了几十年，但转化率低，且对设备会造成碳堵塞。

研究人员在裂解过程中使用基于液态金属技术的新型1.2米高（4英尺）反应器设计，由石英和不锈钢制成。细甲烷气泡被注入到熔融锡列当中。因为它们上升到表面，碳被分离出来，并沉积为粉末在反应器的顶端，避免形成微粒状碳粉末堵塞设备，同时将反应器的设计得更加抗腐蚀。

测试显示，在在1200℃，反应器产生的氢转化率在78%，而且连续操作，持续两周，因此最终反应器有希望达到工业规模，这将通过所产生的氢气来供电。研究表明，甲烷裂化相当于水的电解，每单位氢气的二氧化碳排放量，且比蒸汽甲烷重整技术降低50%以上。初步计算表明，该技术每千克氢气的成本是2-3.5美元（目前德国天然气价格）。这项研究的下一阶段将集中于优化反应器设计，并逐步扩展到增加氢气流量方面。