俄羅斯科學家團隊提出了一種在氣井內(nèi)生產(chǎn)氫氣而不將碳分子帶到表面的新方法，如果得到證實，這將消除對昂貴的碳捕獲和儲存(CCS)技術的需求。

在同行評審期刊《燃料》(Fuel)上發(fā)表的一項實驗室實驗中，莫斯科斯科爾科沃科學技術研究所(Skoltech)的研究人員發(fā)現(xiàn)的證據(jù)表明，該技術可以提取儲層總氣體體積45%的氫氣，同時將碳分子留在地下。

Skoltech的團隊開發(fā)了一個四階段的過程來實現(xiàn)這一點，使用的方法據(jù)說已經(jīng)在使用或已計劃用于油井、制氫或CCS，然后在實驗室的反應器中進行測試，以模擬真實儲氣庫內(nèi)的條件。

koltech于2011年在莫斯科成立，是與麻省理工學院(MIT)持續(xù)合作的一部分。

作為Skoltech工藝的一部分，氣井首先注入蒸汽和一種未經(jīng)披露的催化劑，隨后用于將氫分子與碳分離。

接下來，向井中注入空氣或純氧以點燃甲烷，然后甲烷燃燒并將儲層溫度升高至800°C，在預注入的催化劑的幫助下，儲層達到的高溫能夠?qū)⒓淄榉纸鉃闅錃?、一氧化碳和二氧化碳?/p>

研究人員表示，如果需要，可以使用電氣或微波代替蒸汽來達到1000°C以上的溫度。

該工藝中的氫氣生產(chǎn)基于通常用于生產(chǎn)灰色和藍色氫氣的蒸汽甲烷重整方法，不同之處在于它是在儲層中進行的，而不是在工廠專門設計的重整器中進行的。

Skoltech工藝的最后階段設想通過一種特殊的膜將氫氣泵送到表面，這種膜允許氫分子通過，但不允許一氧化碳或二氧化碳分子通過，從而有效地將碳留在地下。

Skoltech的研究人員建議將新的生產(chǎn)途徑稱為“水”色的氫。

盡管實驗室測試表明，總氣體(甲烷)體積的45%可以作為氫氣被提取，但Skoltech的研究人員表示，這取決于巖石的成分，在人造材料多孔氧化鋁的測試中觀察到提取百分比為55%。

在地下燃燒碳氫化合物會引起重大的安全問題，研究人員也承認了這一點，并指出“在這項技術的應用過程中，實施安全協(xié)議和先進技術至關重要”。

然而，Skoltech團隊也指出，該過程的每個階段都已經(jīng)在不同的環(huán)境中進行了探索，例如提高采收率，在油井中廣泛使用地下碳氫化合物燃燒(盡管不是氣藏)，而蒸汽甲烷重整技術已被用于制備氫氣數(shù)十年。

然而，膜在該過程的提取階段的使用僅在關于碳捕獲和儲存(CCS)的學術論文中進行了討論。

Skoltech高級研究科學家、該項目負責人Elena Mukhina表示：“該過程的所有階段都基于成熟的技術，這些技術以前從未適用于從真實的儲氣庫中生產(chǎn)氫氣。我們已經(jīng)證明，我們的方法可以幫助在現(xiàn)場環(huán)境中將碳氫化合物轉(zhuǎn)化為綠色燃料，效率高達45%。未來，我們計劃在實際氣田中測試我們的方法。”

CCS技術——在化石燃料中提取和永久儲存碳后，將其捕獲——已經(jīng)在許多工業(yè)應用中部署，并將用于美國、英國、沙特阿拉伯、阿拉伯聯(lián)合酋長國和歐洲的幾個藍氫項目。

大多數(shù)藍色氫開發(fā)商的目標捕獲率為95%，但這一目標尚未得到大規(guī)模驗證，由于碳儲存需要大量基礎設施投資，該技術的巨大成本以及與天然氣生產(chǎn)相關的甲烷排放，讓其受到了額外的審查。

目前尚不清楚Skoltech方法是否也會限制甲烷排放，也不清楚它是否是一種生產(chǎn)氫氣的經(jīng)濟方法，特別是因為從偏遠地區(qū)運輸氫氣本身就很昂貴，而且在技術上仍具有挑戰(zhàn)性。

這項實驗得到了俄羅斯科學基金會的資助，該基金會由俄羅斯聯(lián)邦政府資助。