天然气制氢是指利用天然气作为原料,通过催化转化反应生产高纯氢气的一种技术。主要过程包括天然气(主要由甲烷组成)与水蒸气在高温和催化剂的作用下进行反应,生成氢气和二氧化碳。这种反应被称为蒸汽重整反应(Steam Methane Reforming, SMR),是目前工业上最常用的制氢方法之一。
天然气制氢作为一种主流成熟的制氢技术,在政策的支持和技术的创新下,其发展趋势向好,应用场景不断拓展,行业增长潜力巨大。
与传统化工燃料汽油、柴油相比,氢能具有三大优势:
一是较高的含能特性。除核燃料外,氢的燃烧热值据所有化工燃料榜首,燃烧1kg氢可放出12MJ(28.6Mcal)的热量,约为汽油的三倍。
二是较高的能源转化效率。氢能可以通过燃料电池直接转变为电,过程中的废热可以进一步利用,其效率可达到83%。氢气燃烧不仅热值高,而且火焰传播速度快,点火能量低,所以氢能汽车比汽油汽车总的燃料利用效率可高20%。
三是碳的零排放。与化石能源的利用相比,氢燃料电池在产生电能的过程中不会产生碳排放,可以实现良性循环。
据中研产业研究院《2024-2029年中国天然气制氢产业市场深度调研及投资价值分析研究报告》分析:
制氢是氢能产业链的最前端环节,当前技术路线多元化不存在单一最优模式,需要因地制宜选择适合所在地资源禀赋、经济条件等客观环境的制氢手段。
目前以四类制氢方式为主:化石燃料制氢、工业副产物制氢、电解水制氢、生物质及其他制氢方式。天然气制氢仍是我国最主要的制氢来源,占总制氢量的48%。
天然气的主要成分是甲烷(体积含量大于85%),因此一般说的天然气制氢就是甲烷制氢。甲烷制氢方法主要有甲烷水蒸气制氢(SMR),甲烷部分氧化(POX)和甲烷自热重整(ATR)。其中甲烷水蒸气重整(SMR)是工业上最为成熟的制氢技术,约占世界制氢量的70%。
我国天然气资源主要分布在中西盆地。受地质条件影响,地下天然气通常呈聚集区分布,我国天然气探明储量的80%以上分布在鄂尔多斯、四川、塔里木、柴达木和莺—琼五大盆地。沿海地区天然气价格偏高,西北地区价格最低。天然气价格很大程度上受资源禀赋的影响,天然气资源丰富的地区,价格相应偏低。非居民天然气价格目前正在逐步市场化。
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制备氢气的方法已较为成熟,从多种来源中都可以制备氢气,每种技术的成本及环保属性都不相同,主要分为四种技术路线:工业尾气副产氢、电解水制氢、化工原料制氢、化石燃料制氢等。利用化石燃料制氢是目前工业制氢的主要途径。在石化、钢铁、焦化工业领域,氢气一般以副产品的形式出现,在循环经济模式下被当作这些企业的重要化工原料或燃料。
据媒体不完全统计,截至目前,我国可再生能源制氢的总产能已达114万吨。
根据中国的氢能现状和发展趋势,预计2040年氢能有望成为中国的主体能源,将支撑中国能源工业需求的10%。如此大的氢能需求将使制氢行业产能不断扩大,未来发展前景良好。
报告对中国天然气制氢行业的内外部环境、行业发展现状、产业链发展状况、市场供需、竞争格局、标杆企业、发展趋势、机会风险、发展策略与投资建议等进行了分析,并重点分析了我国天然气制氢行业将面临的机遇与挑战。
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