俄羅斯科學(xué)家團(tuán)隊(duì)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(shí)，這將消除對(duì)昂貴的碳捕獲和儲(chǔ)存(CCS)技術(shù)的需求。

在同行評(píng)審期刊《燃料》(Fuel)上發(fā)表的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中，莫斯科斯科爾科沃科學(xué)技術(shù)研究所(Skoltech)的研究人員發(fā)現(xiàn)的證據(jù)表明，該技術(shù)可以提取儲(chǔ)層總氣體體積45%的氫氣，同時(shí)將碳分子留在地下。

Skoltech的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)四階段的過程來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，使用的方法據(jù)說已經(jīng)在使用或已計(jì)劃用于油井、制氫或CCS，然后在實(shí)驗(yàn)室的反應(yīng)器中進(jìn)行測(cè)試，以模擬真實(shí)儲(chǔ)氣庫(kù)內(nèi)的條件。

koltech于2011年在莫斯科成立，是與麻省理工學(xué)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(diǎn)燃甲烷，然后甲烷燃燒并將儲(chǔ)層溫度升高至800°C，在預(yù)注入的催化劑的幫助下，儲(chǔ)層達(dá)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(dá)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(lán)色氫氣的蒸汽甲烷重整方法，不同之處在于它是在儲(chǔ)層中進(jìn)行的，而不是在工廠專門設(shè)計(jì)的重整器中進(jìn)行的。

Skoltech工藝的最后階段設(shè)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(shí)驗(yàn)室測(cè)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(cè)試中觀察到提取百分比為55%。

在地下燃燒碳?xì)浠衔飼?huì)引起重大的安全問題，研究人員也承認(rèn)了這一點(diǎn)，并指出“在這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用過程中，實(shí)施安全協(xié)議和先進(jìn)技術(shù)至關(guān)重要”。

然而，Skoltech團(tuán)隊(duì)也指出，該過程的每個(gè)階段都已經(jīng)在不同的環(huán)境中進(jìn)行了探索，例如提高采收率，在油井中廣泛使用地下碳?xì)浠衔锶紵?盡管不是氣藏)，而蒸汽甲烷重整技術(shù)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(guān)于碳捕獲和儲(chǔ)存(CCS)的學(xué)術(shù)論文中進(jìn)行了討論。

Skoltech高級(jí)研究科學(xué)家、該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Elena Mukhina表示：“該過程的所有階段都基于成熟的技術(shù)，這些技術(shù)以前從未適用于從真實(shí)的儲(chǔ)氣庫(kù)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(chǎng)環(huán)境中將碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為綠色燃料，效率高達(dá)45%。未來，我們計(jì)劃在實(shí)際氣田中測(cè)試我們的方法。”

CCS技術(shù)——在化石燃料中提取和永久儲(chǔ)存碳后，將其捕獲——已經(jīng)在許多工業(yè)應(yīng)用中部署，并將用于美國(guó)、英國(guó)、沙特阿拉伯、阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)和歐洲的幾個(gè)藍(lán)氫項(xiàng)目。

大多數(shù)藍(lán)色氫開發(fā)商的目標(biāo)捕獲率為95%，但這一目標(biāo)尚未得到大規(guī)模驗(yàn)證，由于碳儲(chǔ)存需要大量基礎(chǔ)設(shè)施投資，該技術(shù)的巨大成本以及與天然氣生產(chǎn)相關(guān)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(huì)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(jì)方法，特別是因?yàn)閺钠h(yuǎn)地區(qū)運(yùn)輸氫氣本身就很昂貴，而且在技術(shù)上仍具有挑戰(zhàn)性。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)得到了俄羅斯科學(xué)基金會(huì)的資助，該基金會(huì)由俄羅斯聯(lián)邦政府資助。