天然氣制氫是指利用天然氣作為原料,通過催化轉化反應生產高純氫氣的一種技術。主要過程包括天然氣(主要由甲烷組成)與水蒸氣在高溫和催化劑的作用下進行反應,生成氫氣和二氧化碳。這種反應被稱為蒸汽重整反應(Steam Methane Reforming, SMR),是目前工業上最常用的制氫方法之一。
天然氣制氫作為一種主流成熟的制氫技術,在政策的支持和技術的創新下,其發展趨勢向好,應用場景不斷拓展,行業增長潛力巨大。
與傳統化工燃料汽油、柴油相比,氫能具有三大優勢:
一是較高的含能特性。除核燃料外,氫的燃燒熱值據所有化工燃料榜首,燃燒1kg氫可放出12MJ(28.6Mcal)的熱量,約為汽油的三倍。
二是較高的能源轉化效率。氫能可以通過燃料電池直接轉變為電,過程中的廢熱可以進一步利用,其效率可達到83%。氫氣燃燒不僅熱值高,而且火焰傳播速度快,點火能量低,所以氫能汽車比汽油汽車總的燃料利用效率可高20%。
三是碳的零排放。與化石能源的利用相比,氫燃料電池在產生電能的過程中不會產生碳排放,可以實現良性循環。
據中研產業研究院《2024-2029年中國天然氣制氫產業市場深度調研及投資價值分析研究報告》分析:
制氫是氫能產業鏈的最前端環節,當前技術路線多元化不存在單一最優模式,需要因地制宜選擇適合所在地資源稟賦、經濟條件等客觀環境的制氫手段。
目前以四類制氫方式為主:化石燃料制氫、工業副產物制氫、電解水制氫、生物質及其他制氫方式。天然氣制氫仍是我國最主要的制氫來源,占總制氫量的48%。
天然氣的主要成分是甲烷(體積含量大于85%),因此一般說的天然氣制氫就是甲烷制氫。甲烷制氫方法主要有甲烷水蒸氣制氫(SMR),甲烷部分氧化(POX)和甲烷自熱重整(ATR)。其中甲烷水蒸氣重整(SMR)是工業上最為成熟的制氫技術,約占世界制氫量的70%。
我國天然氣資源主要分布在中西盆地。受地質條件影響,地下天然氣通常呈聚集區分布,我國天然氣探明儲量的80%以上分布在鄂爾多斯、四川、塔里木、柴達木和鶯—瓊五大盆地。沿海地區天然氣價格偏高,西北地區價格最低。天然氣價格很大程度上受資源稟賦的影響,天然氣資源豐富的地區,價格相應偏低。非居民天然氣價格目前正在逐步市場化。
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制備氫氣的方法已較為成熟,從多種來源中都可以制備氫氣,每種技術的成本及環保屬性都不相同,主要分為四種技術路線:工業尾氣副產氫、電解水制氫、化工原料制氫、化石燃料制氫等。利用化石燃料制氫是目前工業制氫的主要途徑。在石化、鋼鐵、焦化工業領域,氫氣一般以副產品的形式出現,在循環經濟模式下被當作這些企業的重要化工原料或燃料。
據媒體不完全統計,截至目前,我國可再生能源制氫的總產能已達114萬噸。
根據中國的氫能現狀和發展趨勢,預計2040年氫能有望成為中國的主體能源,將支撐中國能源工業需求的10%。如此大的氫能需求將使制氫行業產能不斷擴大,未來發展前景良好。
報告對中國天然氣制氫行業的內外部環境、行業發展現狀、產業鏈發展狀況、市場供需、競爭格局、標桿企業、發展趨勢、機會風險、發展策略與投資建議等進行了分析,并重點分析了我國天然氣制氫行業將面臨的機遇與挑戰。
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