綠色氫氣被視為能源和交通革命的希望之光，但它還不適合大規模生產。這有一系列的原因。目前，氫氣主要由化石原料生產。

　　例如，為了運送到加氫站，它必須在一個昂貴和能源密集的過程中被壓縮或液化。那里需要高昂的投資成本來建立基礎設施以便儲存大量的氫。

　　為了全國范圍內的氫氣供應，分散式生產在未來將是不可或缺的，并且理想情況下使用當地可用的可再生能源實現氣候中和。

　　2020年，格拉茨科技大學(TU Graz)的研究人員在過程工程師維克托·哈克(Viktor Hacker)的帶領下，與格拉茨的初創公司Rouge H2 Engineering一起，提出了一種分散制氫的可持續過程，即所謂的“化學循環制氫法(chemical-looping hydrogen method)”。該研究成果獲得了多個獎項，并建成了一個緊湊的現場按需制備氫氣工廠，可以從沼氣、生物質或天然氣中生產氫氣。

　　現在，哈克和他的團隊再次讓人們刮目相看。這次是關于正在進行的Biogas2H2項目的具體成果。在世界上最大的示范工廠之一，他們利用現有沼氣廠的沼氣直接生產高純氫氣，其中包括對氣體中存在的所有雜質的處理。該項目由奧地利研究促進機構FFG資助。

　　從沼氣中提取氫氣

　　來自格拉茨理工大學化學工程與環境技術研究所的維克多·哈克(Viktor Hacker)：

　　“我們成功演示了化學循環系統可以集成到現有的沼氣廠。”

　　“用于燃料電池的高純氫是從真正的沼氣中生產出來的，不僅是在實驗室，而且在工業規模層面也可以實現。”

　　真正的沼氣——來自豬糞、甘油物質、青貯玉米和谷物殘渣——這些來自南部斯蒂里安公司Ökostrom Mureck GmbH。在那里，他們對這額外的產出非常感興趣。該企業總經理卡爾·托特(Karl Totter)表示，“除了發電，利用沼氣生產綠色氫氣來實現可持續交通當然是非常令人興奮的。”

　　Rouge H2 Engineering和TU Graz于2021年夏天在該公司位于Mureck的廠區建造了示范工廠，該工廠將用于測試，直至10月底。這個10千瓦的發電廠轉移了大約1%的沼氣流(大約每分鐘30升)，并將其與蒸汽混合。

　　混合物流入反應堆。在那里，沼氣被重整，合成氣被生產出來。這種氣體隨后將氧化鐵還原為鐵。然后蒸汽進入反應堆，將鐵重新氧化為氧化鐵。這將釋放出純度為99.998%的氫氣。

　　可供商業使用

　　這種鐵/蒸汽工藝可達到75%的效率。

　　Rouge H2項目經理Gernot voititic評論道：

　　“如果我們不再只使用1%的沼氣，而是將Mureck沼氣廠(約480立方米每小時)的整個沼氣流量通過擴大規模的化學循環工廠，我們能夠實現一個3兆瓦的制氫廠。”

　　“這意味著這項技術現在已經可以商業化。我們還可以從真正的沼氣中大規模生產分散的氫氣。我們的工廠只需要一點空間。因此，我們可以立即接受沼氣行業的訂單。”

　　這種分散的生產方式對氫氣的價格也有積極的影響，從而促進氫氣的購買。哈克補充說：“目前，加氫站提供的氫氣價格是每公斤10歐元。作為我們研究項目一部分的經濟分析預測，從我們的工藝中分散生產的氫將具有競爭力，價格為5歐元/公斤。這使得該工藝與電解(5-12歐元/公斤)等其他技術相比具有競爭力。”

　　壓力問題

　　這項技術已經被證明是有效的，而且可以順利地集成到現有的沼氣廠。然而，關于全國性的可用性關鍵問題仍然存在。這些問題包括：未來應該如何處理氫氣？還有誰會主動出擊來投資這個行業？

　　除了從沼氣中生產氫氣的工廠，還將安裝一個氫氣加氣站的想法是顯而易見的。但問題的關鍵在于，氫動力汽車目前必須在700巴的壓力下加氫，“為了將盡可能多的氫裝進盡可能小的燃料罐，從而達到一個有吸引力的續航里程，”維克多·哈克解釋道。

　　化學循環裝置在高達100巴的壓力下生產氫氣，這相對較高，但還不足以達到補充氫燃料所需的壓力。而將氫氣壓縮到700巴既復雜又昂貴。

　　“這種壓縮過程必須在某個地方進行，要么直接在生產現場，要么最遲在加氣站進行。當然，加氣站也可以提供瓶裝氫氣。成本會增加，這又把我們帶回了汽油的價格。”

　　從技術上講，這種壓縮是不必要的：原則上，燃料電池汽車也可以在只有2巴的壓力下行駛——只是續航不太遠。因此，直接在沼氣廠分散生產氫氣將有助于縮短路程，例如氫動力拖拉機(目前市場上幾乎沒有)或氫動力物流車輛，如叉車。

　　出產氫氣的“沼氣廠”的其他可能性包括將氫氣充入氣瓶中以供進一步運輸，鋪設氫氣管道直接送到裝有燃料電池的家庭，或將其用于工業生產。

　　卡爾·托特(Karl Totter)：“對于Ökostrom Mureck GmbH來說，道路非常清晰：我們可以很好地想象使用我們的沼氣來生產氫氣，并在我們的場地上增加一個相應的工廠。”

　　“但總得有人從我們這里購買氫氣。在需求方面，仍然需要一些行動，這樣我們才能采取進一步投資。”

　　對于格拉茨理工大學的氫研究來說，現在的重點不再是技術的具體應用——這正是Rouge H2工程的切入點——而是它的進一步發展。具體來說，項目Acceptor(由奧地利科學基金FWF資助)于2021年9月啟動，維克多·哈克和他的團隊將專注于延長反應堆中鐵基材料的使用壽命。

　　（素材來自：TU Graz/Rouge H2 Engineering 全球氫能網、新能源網綜合）