創新氫氣生產技術：科學家解決氣化過程中的焦油問題

隨著全球對永續能源解決方案的需求不斷增長，立陶宛的研究人員邁出了重要的一步，開發出一項不僅能將廢棄物轉化為有價值的氫氣，還能解決氣化過程中長期存在的焦油問題的技術。這項新方法提供了一種高效且環保的方式，從各種廢棄物中生產高純度氫氣，標誌著清潔能源生產的重大進展。

氫氣是轉向更清潔能源的關鍵元素。然而，傳統的氣化方法往往無法確保其高純度——合成氣體中氫氣的濃度非常低。這種低效率限制了氫氣作為清潔氣體燃料的工業應用，凸顯了對更先進生產方法的需求。

為瞭解決這一問題，考納斯科技大學（KTU）和立陶宛能源研究所（LEI）的科學家們開發了一種兩步轉換系統：一個上吸式氣化爐，隨後是一個催化重整反應器。這項研究成果已發表在《能源》期刊上。

該過程始於氣化，廢棄物在受控的蒸汽-氧氣環境中加熱，產生合成氣體。KTU首席研究員Samy Yousef博士表示：「氣化處理是一種新興、有前景且環保的技術，可以將廢棄物轉化為合成氣體，同時產生煤煙作為副產品。」然而，產生的合成氣體中含有焦油，這不僅降低了效率，還可能因腐蝕效應損壞裝置，並透過影響關鍵化學反應幹擾氫氣的生產。

為瞭解決這個問題，合成氣體透過催化重整反應器，將焦油分解成更小的分子。這些催化劑還增強了化學反應，提高了合成氣體中的氫氣含量，達到60 vol%，使其成為更清潔、更高效的燃料來源。

據KTU專家介紹，這項技術的關鍵在於重整反應器中使用的催化劑的選擇。因此，研究人員測試了大多數市售催化劑和實驗室開發的選項。Yousef博士表示：「實驗結果證明瞭該技術在不同條件下的效率。在測試的催化劑中，KATALCO 57-4GQ被證明是最有效的，其高表面積、穩定性和耐用性在分解焦油和增強氫氣生產方面發揮了關鍵作用。」

與傳統的氣化技術不同，這項新方法在大氣壓力下操作，減少了對高成本基礎設施的需求，並提高了操作安全性。與主流的氫氣生產方法——蒸汽甲烷重整（SMR）相比，這項新方法提供了一種更節能且環境永續的替代方案。SMR依賴於天然氣這種非可再生資源，並排放大量二氧化碳，使其在長期永續目標方面不太可行。

Yousef博士表示：「與SMR不同，我們的方法在大氣壓力下操作，並利用廢棄物作為一種成本效益高且可再生的原材料，使其成為一種更清潔的解決方案。」

雖然最初的研究集中在醫療廢棄物上，但這項技術具有更廣泛應用的潛力。KTU專家解釋道：「這項技術具有多功能性，可以應用於各種有機和工業廢棄物，包括塑膠、紡織品和生物質。在處理之前，廢棄物必須被收集、分類和預處理，以確保一致的成分和尺寸，從而實現更高效的轉換。」

在討論工業實施時，研究人員強調，這項創新已達到技術成熟度等級5（TRL5）。這個等級是全球公認的衡量技術成熟度的標準之一。Yousef博士表示：「達到TRL5意味著該技術已在模擬真實工業條件的環境中進行了測試，使用的反應器與工業規模系統非常相似，並正在朝著全面部署的方向邁進。」

隨著研究的繼續，進一步的規模化和最佳化可能為商業實施鋪平道路，使永續氫氣生產在不久的將來成為現實。