这是《洁净煤技术》2060碳中和的第26篇文章
欢迎下载、引用
2. 中国科学院工程热物理研究所
3. 中国科学技术大学 工程科学学院
4. 中国科学院大学
WANG Bin，GUO Ke，SHAO Yu，et al.A review on solar methane reforming for hydrogen production[J].Clean Coal Technology，2024，30(9): 1-25.
（1）全面综述了传统工业甲烷重整制氢反应、太阳能热化学甲烷重整制氢技术的发展瓶颈；梳理了聚光太阳能集热技术、微观催化剂材料改进、宏观集热反应器和系统设计等方面的研究工作。
（2）创新性地提出了多产物分离中温太阳能甲烷重整技术，同时实现了反应温度、制氢脱碳能耗的大幅下降以及制氢装置的大幅简化和高度集成，促进一体化中温太阳能天然气直接制氢脱碳技术发展。
（3）给出了太阳能甲烷重整制氢及相关研究方向的发展建议，未来研究应聚焦在更广泛、深入的领域及学科交叉、更广泛能源类型的转化与应用、更广泛的基础研究探索。通过研究创新与突破有望为能源创新与“双碳”目标的实现开辟新的思路并提供有力支撑。
（1）传统太阳能甲烷重整研究利用高温太阳集热替代燃烧供热，一定程度上降低了碳排放。传统太阳能甲烷重整研究主要关注催化剂和反应器设计，主要追求甲烷的高转化率，但导致高温、高聚光比、高辐射损失及高聚光集热成本问题。其根本原因是制氢思路仍局限于热力学第一定律的能量互补，制氢流程与反应热力学规律没有根本变化。
（2）根据Le Chatelier原理，产物分离（H2或CO2）强化甲烷重整可以降低反应温度、提升甲烷转化率和产物选择性。进一步，通过交替分离H2和CO2两种目标产物，可避免单一产物分离导致的分离能耗高问题，不但将重整反应温度大幅下降至400℃，还将甲烷转化率提升至>99%，并实现高纯氢获取、CO2近完全捕集、制氢脱碳能耗大幅下降（20%~40%）、制氢系统简化与高度集成。该方法使一体化中温太阳能天然气直接制氢脱碳技术成为可能。
（3）太阳能甲烷重整制氢及相关研究在未来的研究中应聚焦以下几个方面，更广泛、深入的领域及学科交叉，突破传统思路，解耦反应温度与反应物转化程度之间的强关联，基于能量品位对口原则，对反应流程进行重构，促进“降温、降耗、降碳”目标的实现；更广泛能源类型的转化与应用，太阳能不仅可驱动天然气重整制氢，还可与更广泛的碳氢能源（如焦炉煤气、沼气等）结合，还可以将驱动反应的热源从太阳能拓展至工业余热、核能等广泛来源；更广泛的基础研究探索，包括高效聚光技术、新材料、碳氢燃料与可再生能源热-电协同转化新方法、CO2资源化利用等方面。
图1 产物交替分离的甲烷重整
图2 中低温聚光太阳能与甲烷热化学互补利用技术
编辑丨李莎
审核丨常明然
版权声明
本平台刊登的《洁净煤技术》所有稿件均按照国家版权局有关规定支付了相应稿酬，《洁净煤技术》享有稿件的信息网络传播权。未经授权，不得匿名转载。本平台所使用的图片属于相关权利人所有，因客观原因，部分作品如存在不当使用的情况，请相关权利人随时与我们联系。
联系我们：
电话：010-87986452/87986451
邮箱：jjmjs@263.net
网址：www.jjmjs.com.cn
微信客服：438351866
