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燃燒天然氣來產(chǎn) 生氫氣不被認 為是最清潔或 能量最少的 氫 氣生產(chǎn)方法。 但是一家公司正在開發(fā)一 項技術，這項技術可能會徹底 改變化工廠和煉油廠幾十年來 生產(chǎn)氫氣的技術。總部位于美 國休斯頓的 Syzygy 正在開發(fā) 無燃燒光反應器，利用光而不 是熱來催化反應，生產(chǎn)零排放 和低排放的氫氣和其他化學物 質(zhì)。這項技術利用了萊斯大學 研究人員開發(fā)的光催化劑。 “這項技術是由低成本材 料制成的。因為我們不需要燃 燒燃料，反應堆內(nèi)部的條件非 常溫和，所以建造成本很低。 它 運 行 效 率 極 高。”Syzygy Plasmonics 首席執(zhí)行官特雷 弗·貝斯特稱：“我們的光源 將電子轉化為光子的效率達到 95%。意味著我們的反應堆電 池整體能效接近 80%，是同類 產(chǎn)品中最好的。非常高的效率 意味著低運營成本。便宜的材 料意味著低資本成本。使用可 再生電力意味著沒有排放。因 此，我們是能源行業(yè)最廉價、 最清潔替代品。” 等離子體動力學是一個研 究光如何與金屬納米粒子和納 米結構相互作用的領域，隨著 世界尋求低碳能源以降低排放， 基于等離子體動力學的技術正 在取得進展。氫被認為是一種 很有前途的途徑，因為它的多 功能性和缺乏溫室氣體排放。 貝 斯 特 認 為，Syzygy 的 技術對煉油廠和化工廠的作 用，就像智能手機對電信業(yè)的 影響、半導體對計算機行業(yè)的 影響一樣。 他說：“我們非常堅信，這 項技術有可能顛覆整個行業(yè)。
 
等離子體效應
 
目前，蒸汽甲烷重整 (SMR) 是最常用的制氫方法。在 SMR 中，甲烷與高溫蒸汽反應，并與 催化劑接觸，產(chǎn)生氫氣和二氧化 碳。然而，這個在反應堆中進行 的過程是能源密集型的，需要大 量的熱量并產(chǎn)生二氧化碳排放。 Syzygy 的技術不需要燃燒 天然氣來進行化學反應。相反， 萊斯大學的研究人員內(nèi)奧米·哈 拉斯和彼得·諾德蘭德在 2016 年發(fā)現(xiàn)了一種可能改變游戲規(guī)則 的光催化劑，它利用光子來驅動 化學反應。Syzygy 研究人員將 傳統(tǒng)催化劑材料的納米顆粒放入 更大的等離子體納米顆粒中，可 以收集光，顯著提高捕獲和光傳 輸效率。 Best 將光催化劑描述為更高 效、更穩(wěn)定、更有活性和更便宜。 “它的性能超出了圖表范圍， 沒有人曾經(jīng)制造過可以大規(guī)模使 用這種類型的催化劑為工業(yè)生產(chǎn) 清潔分子的化學反應器，我們很 快想象出一個由人造光驅動的化 學反應器，它由可再生電力提供 動力，可以制造許多不同種類的 分子，而不會產(chǎn)生排放。”貝斯 特補充道。 光 催 化 劑 用 于 Syzygy 的 Rigel 反應堆電池。每個光反應 器大約 6.5 英尺高，2.5 英尺寬， 有一個光催化劑填充的套管，周 圍有一個燈箱。該公司在其網(wǎng)站 上解釋說，光反應器的庫存可以 堆 疊， 從 每 天 1 噸 產(chǎn) 品 到 每 天 100 噸或更多。當反應器打開時， 反應器內(nèi)的光催化劑被來自光的 光子激活 , 這每秒鐘引發(fā)數(shù)萬億 次反應。 結果是低碳密度化學品、可 持續(xù)燃料、可再生甲醇或零排放 或低排放氫 ( 當可再生電力驅動 光源時 )。不同的催化劑和原料用 于生產(chǎn)氫氣或其他產(chǎn)品。
 
與傳統(tǒng)蒸汽重整相比
 
貝斯特認為當使用該技術確認提交生 產(chǎn)氫氣時，蒸汽重整過程基本上 與傳統(tǒng)的蒸汽重整過程相同。 貝斯特說 :“與我們的主要區(qū) 別在于，在傳統(tǒng)的蒸汽重整器中， 你通過燃燒燃料來驅動裝置，這 大約占總排放量的 40%。”當使 用可再生電力時，這 40% 就被消 除了。“其余的排放是所謂的工 藝氣體。這實際上不是通過燃燒 產(chǎn)生的，而是通過將 CH4 和水轉 化為氫和二氧化碳產(chǎn)生的。二氧 化碳非常集中，比燃燒部分更容 易進行碳捕獲。最終，我們可以 將藍色氫的成本降低約 20%。” 總體成本取決于可再生電力 的價格。 與電解 ( 利用可再生能源將水 分子分解為氫和氧的過程 ) 相比， 該技術所需的電力也更少。 貝斯特表示，要從電解槽中 得 到 一 公 斤 的 氫， 你 需 要 50 到 60 千瓦時。如果你想從我們的工 藝 中 獲 得 一 公 斤 氫， 需 要 10 到 15 千瓦時。但是電費越貴面臨的 挑戰(zhàn)就越大。 在天然氣價格較高的地區(qū)， 依賴天然氣的技術也是如此。所有的技術都很好，都有 自己的一席之地，根據(jù)投入價格 或電力和飼料，我們認為我們的 技術適用于全球約 70% 的地區(qū)。”
 
走向市場
 
等離子光化學不再是未來 主義。“這實際上正在發(fā)生。 我們有一個制造計劃，可以生 產(chǎn)成千上萬個這樣的電池，并 在世界各地的多個工廠運行了 成千上萬個小時。”該公司的 工業(yè)示范設施位于美國德克薩 斯州的 Pearland，就在休斯頓 郊外。“我們正處于顛覆這個 市場的風口浪尖。” Syzygy 已經(jīng)完成了與挪威 國家石油公司和住友公司在北卡 羅來納州的現(xiàn)場試驗，該技術在 那里被用于制造合成燃料，并與 韓國的樂天精細化工公司和住友 公司在韓國進行了氨分解試驗。
 
該技術已經(jīng)達到了技術準備 等級 (TRL) 的第 8 級。貝斯特表 示，該公司希望在大約兩年內(nèi)達 到 TRL9。 總之，Syzygy 正在推進三 個商業(yè)演示。“他們應該準備 好在 2026 年第一季度啟動并獲 得第一批燃料。最終，我們希 望成為一個許可方和原始設備 制造商。” 營煉油廠的綜合石油和天然 氣公司，以及供應氫氣的化工廠 和工業(yè)氣體公司都是 Syzygy 的 目標客戶。 “ 從 技 術 角 度 來 看， 我 們 是非常獨特的。我們是唯一一家 將等離子光化學技術推向全球 市 場 的 公 司。” 貝 斯 特 在 談 到 Syzygy 與其他尋求投資者的氣 候科技初創(chuàng)公司的區(qū)別時表示： “人們在我們身上看到的，是他 們在其他清潔技術領域不一定看 到的，那就是項目實現(xiàn)正回報率 的能力……我認為，許多清潔技 術無法明確這一點，因為它在經(jīng) 濟上受到挑戰(zhàn)，但是我們可以。” Syzygy 是受邀參加美國休 斯頓 Gastech 創(chuàng)業(yè)大賽的 20 家 公司之一。貝斯特表示，在這方 面的勝利有助于展示該公司在這 一領域的領先地位。
 
 貝斯特認為，這次的勝利將 有助于展示該公司在這一領域的 領導地位。 “許多將要出席的人可能仍 將我們視為早期階段，作為一個 科學項目。他們還沒有看到我們 的工業(yè)示范工廠運行。他們還沒 有看到已經(jīng)運行了數(shù)千小時的工 業(yè)電池。”“如果你回到一年前， 我們沒有這些東西。我認為這次 勝利可以幫助我們向世界展示我 們已經(jīng)走了多遠，我們已經(jīng)準備 好在人類最需要的時候將這項技 術推向市場。”