Блог

Aug 17, 2023

Пиролиз метана: раскрытие потенциала производства бирюзового водорода, сообщает IDTechEx

БОСТОН, 2 июня 2023 г. /PRNewswire/ -- В быстро меняющемся мире

БОСТОН, 2 июня 2023 г. /PRNewswire/ -- В условиях быстро развивающегося рынка водорода глобальный импульс к производству низкоуглеродного водорода ускоряет исследование устойчивых, масштабируемых и экономически жизнеспособных технологий. В то время как синий и зеленый водород были отмечены как выдающиеся варианты средне- и долгосрочной декарбонизации, менее разрекламированный бирюзовый водород, получаемый посредством пиролиза метана, развивается с точки зрения технологий и коммерческих демонстраций. Итак, какое место пиролиз метана впишется в будущую водородную экономику и насколько значимой будет его роль?

В этой статье исследуется эта тема и подробно рассматриваются различные технологии пиролиза метана, их преимущества и недостатки, а также ключевые виды коммерческой деятельности, формирующие эту отрасль. Подробную информацию о пиролизе метана, а также о рынке голубого водорода можно найти в новом рыночном отчете IDTechEx «Производство и рынки голубого водорода 2023–2033: технологии, прогнозы, игроки».

Сравнение синего и зеленого водорода

В сфере производства водорода синий и зеленый водород стали ключевыми решениями для низкоуглеродного будущего. Голубой водород производится путем реформинга природного газа паром или частичного окисления его кислородом с одновременным улавливанием и хранением выбросов CO2, образующихся в процессе. С другой стороны, зеленый водород генерируется путем электролиза воды с использованием возобновляемых источников энергии, таких как ветер или солнечная энергия, что делает его безуглеродным с точки зрения выбросов категории 1 и 2.

Однако бирюзовый водород предлагает другой подход к производству водорода. Он образуется в результате пиролиза метана — процесса, при котором метан разлагается на водород и твердый углерод при высоких температурах без выделения прямого CO2. Это делает бирюзовый водород более экологически чистым вариантом, чем синий водород, поскольку он позволяет избежать необходимости улавливания и хранения углерода (CCS).

По сравнению с зеленым водородом, производство бирюзового водорода, как правило, более рентабельно и его легче масштабировать, поскольку оно зависит от обильного и в настоящее время более доступного природного газа в качестве сырья. Кроме того, этот процесс термодинамически гораздо менее энергоемок, чем электролиз воды: на моль произведенного H2 требуется примерно в семь раз меньше энергии. Это особенно выгодно, учитывая, что многие варианты процесса пиролиза метана могут быть полностью электрифицированы, тем самым устраняя выбросы категории 2. Использование биогаза в качестве сырья потенциально может сделать этот процесс углеродо-отрицательным.

В результате этого процесса также образуется твердый углеродный побочный продукт, который потенциально может быть использован в различных отраслях промышленности в зависимости от его марки: резиновая сажа используется в качестве армирующего материала для каучуков, а специальная сажа может использоваться в производстве полимеров, чернил, покрытий. , аккумуляторные материалы и многие другие области применения. Также проводятся исследования по изучению его использования в качестве добавки к почве. Некоторые процессы пиролиза метана также могут производить углеводороды, графит или более сложные виды углерода, такие как графен. Производство таких продуктов может принести полезные источники дохода операторам пиролизных установок.

Спектр процессов пиролиза метана

IDTechEx определил три основных типа процессов пиролиза метана. В целом, эти процессы весьма различны с точки зрения принципов работы, плюсов и минусов, стадий разработки и относительного количества игроков, их разрабатывающих. Конечно, существуют и другие варианты, такие как плазменно-каталитический процесс.

Термический: некаталитическое термическое разложение при очень высоких температурах (1000-1400°C). Нагрев осуществляется через стенки реактора или теплообменные трубы (если используется сжигание). В число компаний, разрабатывающих этот процесс, входят BASF (резистивный нагрев стенок реактора) и Ekona Power (нагрев за счет сжигания хвостовых газов).

Каталитический: термокаталитический процесс, в котором используется либо расплавленный катализатор в барботажной колонне, либо частицы катализатора в реакторе с псевдоожиженным слоем. Компании, разрабатывающие этот процесс, включают C-Zero (катализатор на расплавленной соли) и Hazer Group (катализатор на твердой железной руде).