人類對氫能源的實際應用可以追溯到200年前。氫儲量豐富,、易于獲得，是理想的能源載體,。氫燃料優(yōu)點很多,，其一是實現(xiàn)二氧化碳零排放。這一特點使氫燃料顯得尤為搶眼,。然而如何以低廉的成本生產出大量氫氣,，是一個處于討論中的問題。這里提出一個改造現(xiàn)有天然氣電廠的設想,，或許可以為氫能源的生產增添一些啟示,。
自20世紀90年代中期起,，許多問題集中出現(xiàn),，如城市空氣污染日益嚴重、低排放或零排放車輛的需求持續(xù)增加,、全球氣候變暖加快等等,。同時，伴隨著日漸高漲的全球能源緊缺呼聲,，許多國家都開始實施能源多樣化戰(zhàn)略,，加大新能源研發(fā)力度，探索代替化石燃料的能源技術,。
在各種新能源中,，氫能源被認為最有可能大量投入實際使用。許多國家都展開對氫能的開發(fā)利用,。美國,、日本等國都大力發(fā)展本國氫燃料電池及氫的制造、運輸,、儲存技術,。
氫氣生產方法不同，其投資額和邊際成本也不一樣,。制氫的能源和燃料也有多種來源,，能源有天然氣、核能,、太陽能,、風力等，燃料有生物燃料,、煤炭等,。統(tǒng)計數(shù)據表明,，煤炭制氫最便宜，但這一方法產生的高污染又會使氫氣科技的環(huán)保性蕩然無存,。天然氣制氫很好地擺脫了這一問題,，想要開啟氫經濟時代，首先就要尋找出經濟實惠的大量生產天然氣的方法,。長期以來,，這一問題一直阻礙著人類社會邁入一個低碳氫燃料時代。
荷蘭及法國的一些化學家指出,，建造花費巨大的新工廠不切實際,，改造已有天然氣發(fā)電廠更加現(xiàn)實。但是有批評指出,，將現(xiàn)有天然氣發(fā)電廠進行翻新,，可能會使效率低下。不過要想逾越通向氫時代的障礙,，目前也只能采用現(xiàn)有的化石燃料技術,。
盡管將氫轉化為能量所需的廉價燃料電池及其他技術都已相當成熟，但是目前還未找到大量生產氫的方法,。荷蘭阿姆斯特丹大學的加蒂·羅騰博格團隊與其法國里昂大學的同事認為,，由于能源市場相對保守，只有使用現(xiàn)有礦物燃料基礎設施才比較實際,，并且有成功的可能,。他們開發(fā)了一種催化劑，可以模仿沼氣發(fā)電廠的燃料室,，在燃燒室里分解甲烷,、產生氫氣。這一方法對現(xiàn)有發(fā)電廠的改動很小,。
對于到底應該使用哪種催化劑,，研究者嘗試鈰的氧化物以及鎳催化劑，將甲烷和氧氣的混合氣體加熱至400攝氏度至500攝氏度,，來模擬發(fā)電廠的情形,。最開始，甲烷燃燒消耗所有氧氣并產生熱量,。接著,，在催化劑及熱量作用下，剩余沼氣分解成固態(tài)碳和氫氣,。兩個甲烷分子的8個氫原子可以產生大約2個氫氣分子——使用這一方法氫氣的實際產生率約為25％~30％,。
在發(fā)電廠內產生的部分熱量會像平常一樣用于發(fā)電，這樣可以利用浪費的能量,，提高效能,。
實驗顯示,，催化劑在被固態(tài)炭堵塞前，可以連續(xù)有效工作7小時,。據研究小組的久瑞安·貝克爾斯介紹,，即使催化劑被堵住，也很好清理,，因為這些焦炭沉淀物很容易燃燒,。他還說：“改變在燃燒室內的混合氣體，也是減少焦炭沉淀物的有效方法,?！钡a充說，研究人員不確定是否能在真正的天然氣發(fā)電廠內,，實現(xiàn)這樣的控制水平,。
哈里斯指出，全世界95％的氫氣都是從天然氣中獲取的,，使用的正是化石燃料轉化爐,。在轉化爐中，天然氣與蒸汽反應產生氫氣和二氧化碳,。這一過程實際產生氫氣的效率大約為65％~70％,。他說,，在找到生產氫氣的可再生資源之前,，這一效率已經夠用。
但瑞士聯(lián)邦科技學院的阿爾多·史丹菲爾德卻持不同意見,。他指出,，要產生需要的蒸汽，必定要消耗一定的燃料,。相比而言,，天然氣發(fā)電廠從天然氣中獲取能量的效率更高。他還說：“因為生產氫氣是一個高耗能過程,，因此在轉爐中用甲烷生產氫氣,，每千瓦時產生的二氧化碳量更多?！?/P>
史丹菲爾德的研究建議將注意力集中在太陽能上,，因為太陽能可以提供熱量來分解甲烷并生產氫氣。他說：“通過這些復雜的過程,，我們‘混合’太陽能及化石燃料產生的能量,，將現(xiàn)有的以化石燃料為基礎的技術與未來的太陽能化學技術聯(lián)系起來。這樣能節(jié)省化石燃料,，減少二氧化碳排放,，并且能為太陽能生產氫氣鋪路搭橋,。”
不過,，這一設想同許多其他提議一樣還只處于理論階段,。展望未來，如果能夠找到大量可持續(xù)生產氫的方法,，或許可以開啟一個嶄新的氫經濟時代,。（作者：覃澤文）
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