顆粒在線訊：美國能源部(DOE)今天宣布向19個工業(yè)和大學(xué)主導(dǎo)的研究項目提供近3400萬美元的資助，這些項目將推進(jìn)尖端技術(shù)解決方案，使清潔氫成為發(fā)電、工業(yè)脫碳和交通運(yùn)輸中更容易獲得和負(fù)擔(dān)得起的燃料。清潔氫發(fā)電將有助于實現(xiàn)政府的目標(biāo)，即到2035年實現(xiàn)美國電力行業(yè)零碳排放，到2050年實現(xiàn)凈零排放經(jīng)濟(jì)。

　　“清潔氫是我們削減排放和為可持續(xù)清潔能源的未來打造無碳之路的最通用工具之一，”?美國能源部長詹妮弗·m·格蘭霍姆說道?！巴ㄟ^今天的公告，能源部正在支持清潔氫技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，使其生產(chǎn)成本更低，更容易部署，同時在此過程中創(chuàng)造高薪就業(yè)機(jī)會?！?/p>

　　氫是一種清潔燃料，可以在燃料電池或燃?xì)廨啓C(jī)中使用，只需要水和熱作為副產(chǎn)品就可以發(fā)電。清潔氫可以通過風(fēng)能、太陽能、地?zé)岷秃四墚a(chǎn)生的零排放電力，以及通過碳捕獲和儲存對不泄漏的天然氣和可持續(xù)來源的生物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化來生產(chǎn)。然而，目前美國生產(chǎn)的大約1000萬噸氫氣中有95%以上來自天然氣，沒有捕獲和地質(zhì)儲存二氧化碳，這導(dǎo)致了大量的排放。這就是為什么推進(jìn)清潔氫生產(chǎn)對幫助應(yīng)對氣候變化非常重要。

　　美國能源部的國家能源技術(shù)實驗室(NETL)隸屬于美國能源部化石能源和碳管理辦公室(FECM)，將管理選定的項目。項目將集中于：

　　開發(fā)有助于以更低成本和更少能源生產(chǎn)清潔氫的技術(shù)；探索利用生物質(zhì)、石油和天然氣開發(fā)和生產(chǎn)的廢水以及其他廢物生產(chǎn)氫的方法；在全國范圍內(nèi)擴(kuò)大安全高效的氫運(yùn)輸和儲存選擇。

　　所有19個資助項目清單：

　　1、北卡羅萊納州立大學(xué)(Raleigh，North Carolina)計劃開發(fā)一種基于氧化還原的、激進(jìn)設(shè)計的模塊化空氣分離裝置(REM-ASU)，與最先進(jìn)的空氣分離技術(shù)相比，該裝置顯著降低了資金成本和氧氣產(chǎn)生的能耗。該團(tuán)隊建議：(1)開發(fā)先進(jìn)的抗蒸汽吸氧劑，其氧容量大于2 wt.%，活性高，無需真空解吸步驟即可高效產(chǎn)氧；(2)在每天20千克的測試臺上演示REM-ASU系統(tǒng)，以驗證吸附劑的穩(wěn)健性和工藝性能；(3)設(shè)計與5-10MW模塊化生物質(zhì)氣化爐集成的REM-ASU，與傳統(tǒng)的ASUs相比，其產(chǎn)氧量大于98%，能耗大于35%，成本降低。

　　美國能源部資助：1,249,960美元，非美國能源部資助：313,051美元，資助總額：1,563,011美元

　　2、具有創(chuàng)紀(jì)錄空氣分離性能的分子篩膜的優(yōu)化和放大- Osmoses公司(Cambridge，Massachusetts)計劃開發(fā)一種新型膜系統(tǒng)，該系統(tǒng)由Osmoses公司專有的聚合物組成，可以從空氣中產(chǎn)生富氧，并集成到模塊化氣化系統(tǒng)中，以實現(xiàn)低成本制氫。除了幫助國家實現(xiàn)雄心勃勃的碳中和目標(biāo)外，擬議技術(shù)的開發(fā)和實施還有助于降低氫氣生產(chǎn)的成本和排放，減輕氣候變化的影響，同時創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會，振興經(jīng)濟(jì)。通過解決嚴(yán)重影響弱勢社區(qū)的全球挑戰(zhàn)，該項目可以對這些社區(qū)產(chǎn)生積極影響。

　　美國能源部資助：1,249,9997美元，非美國能源部資助：312,516美元，資助總額：1,562,513美元

　　3、用于模塊化生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫的氧氣集成單元——帕洛阿爾托研究中心公司(Palo Alto，California)與SIMACRO和PCI氣體公司合作，打算開發(fā)一種快速、高容量的可逆吸附劑，使模塊化生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫的氧氣集成單元成為可能。如果成功，該項目將展示小型模塊化ASU從當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)中生產(chǎn)清潔、無碳能源的潛力，為社區(qū)提供卡車或管道運(yùn)輸氫氣的替代方案。這一成功還將為燃料多樣化和能源彈性提供一條途徑，并為農(nóng)村和歷史上處于不利地位的社區(qū)帶來清潔能源經(jīng)濟(jì)和就業(yè)機(jī)會。

　　美國能源部資助：1,249,999美元，非美國能源部資助：312,500美元，資助總額：1,562,499美元

　　4、電化學(xué)介導(dǎo)的空氣分離模塊——雷神技術(shù)研究中心(East Hartford，Connecticut)與麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)歐文分校和加州大學(xué)戴維斯分校合作，計劃研究、開發(fā)和演示一種經(jīng)濟(jì)高效、節(jié)能、清潔和可擴(kuò)展的從空氣中分離氧氣的工藝，該工藝依賴于可溶性氧化還原物質(zhì)捕獲氧氣并將其釋放到純度大于99%的氣體中氧氣流。該項目將定義候選電化學(xué)活性氧捕獲分子的關(guān)鍵性能指標(biāo)，根據(jù)這些指標(biāo)對大約106種過渡金屬復(fù)合物進(jìn)行計算評估，提供材料子集的基本實驗數(shù)據(jù)，在至少一種材料集上生成概念驗證子規(guī)模反應(yīng)器數(shù)據(jù)，提供適合擴(kuò)大規(guī)模的設(shè)計概念，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以評估該技術(shù)的現(xiàn)狀和潛力，以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的空分方法。

　　美國能源部資助：1,249,958美元，非美國能源部資助：312,490美元，資助總額：1,562,448美元

　　5、具有分層化學(xué)和結(jié)構(gòu)的碳分子篩膜用于O2/N2分離——紐約州立大學(xué)代表布法羅大學(xué)(Amherst，New York)打算開發(fā)具有分層化學(xué)和結(jié)構(gòu)的碳分子篩中空纖維復(fù)合膜，用于從空氣中制氧，實現(xiàn)從生物質(zhì)或廢物中低成本的模塊化制氫。該團(tuán)隊打算解決推進(jìn)模塊化空氣分離的需求，以支持模塊化氣化制氫。如果開發(fā)成功，該技術(shù)將以比低溫空氣分離更低的成本小規(guī)模生產(chǎn)氧氣，并有利于小型模塊化能源系統(tǒng)。這也將推動二氧化碳排放量的減少，刺激經(jīng)濟(jì)增長和國內(nèi)就業(yè)機(jī)會的創(chuàng)造。

　　美國能源部資助：125萬美元，非美國能源部資助：50萬美元，資助總額：175萬美元

　　6、Susteon公司(北卡羅來納州Cary)計劃開發(fā)一種從空氣中生產(chǎn)高純度氧氣的工藝，其成本明顯低于最先進(jìn)的商業(yè)技術(shù)。所提出的工藝技術(shù)可以生產(chǎn)純度大于95%的氧氣，每噸氧氣的功耗低于230KWh——僅使用11.5MWh就可以產(chǎn)生50噸氧氣。該團(tuán)隊計劃展示每天10公斤的連續(xù)氧氣生產(chǎn)；放大纖維吸附材料用于快速變壓吸附模塊的制造；完成100小時以上的工藝循環(huán)測試，包括輕度壓力吸附和輕度真空再生，以證明低能量需求的多循環(huán)穩(wěn)定性。此外，獲獎?wù)叽蛩氵M(jìn)行高保真技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和生命周期分析，以制定技術(shù)商業(yè)化計劃，這將涉及獲得相關(guān)生物質(zhì)氣化的高純度氧氣的準(zhǔn)確價格估計。

　　美國能源部資助：1,250,000美元，非美國能源部資助：312,500美元，資助總額：1,562,500美元

　　7、通過模塊化氣化生產(chǎn)低成本氫氣的先進(jìn)空氣分離裝置(ASU)——TDA研究公司(Wheat Ridge，Colorado)打算開發(fā)一種模塊化、基于吸附劑的氧氣生產(chǎn)空氣分離裝置(ASU)，以支持從生物質(zhì)或垃圾氣化生產(chǎn)低成本氫氣。該團(tuán)隊打算展示高純度(體積比大于98%，體積比優(yōu)于99.5%)的氧氣生成過程，該過程比基于低溫的ASU更緊湊、更經(jīng)濟(jì)、更高效。新的制氧系統(tǒng)的規(guī)模將支持5-50MW的氣化系統(tǒng)(30-300噸/天的氧氣流量)，用于零碳制氫。與商業(yè)/傳統(tǒng)的基于低溫蒸餾的制氧技術(shù)相比，基于吸收體的模塊化系統(tǒng)可以顯著降低資金和運(yùn)營成本。

　　美國能源部資助：1,250,000美元，非美國能源部資助：312,500美元，資助總額：1,562,500美元

　　興趣領(lǐng)域14a -甲烷熱解/分解，原位轉(zhuǎn)化，或循環(huán)化學(xué)環(huán)重整

　　8、固定床化學(xué)循環(huán)反應(yīng)器用于天然氣制氫和二氧化碳捕集的實驗規(guī)模測試和開發(fā)——俄亥俄州立大學(xué)(Columbus，Ohio)與Babcock和Wilcox合作，計劃開發(fā)一種固定床化學(xué)循環(huán)工藝，利用鐵基混合金屬氧化物復(fù)合材料(MMOC)原位捕集二氧化碳，從天然氣中制氫，其總體目標(biāo)是驗證和擴(kuò)大基于MMOC的固定床制氫技術(shù)并分析其技術(shù)經(jīng)濟(jì)影響。固定床化學(xué)循環(huán)系統(tǒng)被設(shè)計為在三種反應(yīng)模式下運(yùn)行，可以同時發(fā)生連續(xù)制氫：通過減少M(fèi)MOC利用天然氣，蒸汽氧化和空氣再生。

　　美國能源部資助：1,499,238美元，非美國能源部資助：375,000美元，資助總額：1,874,238美元

　　9、麻省理工學(xué)院(Cambridge，Massachusetts)的研究人員打算采用一種新的甲烷熱解方法來生產(chǎn)低成本的氫氣，而不產(chǎn)生二氧化碳作為副產(chǎn)品。該方法利用了一項關(guān)鍵的技術(shù)創(chuàng)新：能夠在高于1400°C的溫度下泵送和容納液態(tài)金屬，如液態(tài)錫。由于錫對碳和氫都是惰性的，它可以用作不需要催化劑的高溫泡柱反應(yīng)器中的傳熱流體，因為它可以在足夠高的溫度下運(yùn)行，以確保完全轉(zhuǎn)化(即大約1400°C)。液態(tài)錫可用于促進(jìn)固體碳副產(chǎn)品的連續(xù)去除，并可用于促進(jìn)創(chuàng)新的熱回收技術(shù)，使整個過程節(jié)能。

　　美國能源部資助：1,500,000美元，非美國能源部資助：375,048美元，資助總額：1,875,048美元

　　10、利用結(jié)構(gòu)材料從天然氣中熱催化聯(lián)合生產(chǎn)氫和高價值碳產(chǎn)品——Susteon公司(位于北卡羅來納州凱里)與斯坦福大學(xué)和萊斯大學(xué)合作，打算開發(fā)并演示一種新型的熱催化甲烷熱解工藝，該工藝?yán)媒Y(jié)構(gòu)催化劑生產(chǎn)高價值的碳和氫。結(jié)構(gòu)催化劑由支撐的活性金屬組成，并提供利用低碳可再生電力提供甲烷熱解所需的吸熱的能力。目前已經(jīng)進(jìn)行了大量的實驗工作，以確定一種催化劑組成和工藝設(shè)計，能夠在850℃以下的溫度下實現(xiàn)超過90%的甲烷單次轉(zhuǎn)化為氫氣，從而顯著降低下游凈化成本。該過程同時生產(chǎn)出高質(zhì)量的碳，主要是碳納米管，它將碳作為固體隔離，避免氣體排放，并創(chuàng)造出高價值、可銷售的產(chǎn)品。該工藝能夠有效分離固體碳顆粒，這是甲烷熱解的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)，并且可以顯著抵消制氫的成本。

　　美國能源部資助：1,500,000美元，非美國能源部資助：375,000美元，資助總額：1,875,000美元

　　11、加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)與西南太陽能技術(shù)有限責(zé)任公司和SolGrapH公司合作，計劃推進(jìn)UCLA研究人員發(fā)現(xiàn)的一項新技術(shù)，該技術(shù)利用集中的太陽能將甲烷轉(zhuǎn)化為綠色氫和高價值的固體碳。該過程將天然氣衍生的碳轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的石墨碳，可用于生產(chǎn)電池或其他高價值的終端產(chǎn)品，而不是將二氧化碳排放到大氣中。這是第一個通過捕獲通常釋放的碳并將其隔離成可再生能源生態(tài)系統(tǒng)中使用的有價值的商品，從而實現(xiàn)零二氧化碳排放的過程。該團(tuán)隊將進(jìn)行一系列規(guī)模放大實驗，以在40-50KW的代表性太陽能環(huán)境中實現(xiàn)高產(chǎn)量的氫和石墨碳，每天生產(chǎn)超過5公斤的氫。加州大學(xué)洛杉磯分校的團(tuán)隊將通過詳細(xì)的儀器、內(nèi)部以及第三方驗證的結(jié)合來量化這些努力的收益和結(jié)果。

　　美國能源部資助：1,461,772美元，非美國能源部資助：377,848美元，資助總額：1,839,620美元

　　興趣領(lǐng)域14b -產(chǎn)水制氫

　　12、Oceanit實驗室公司(檀香山，夏威夷)計劃開發(fā)一種模塊化的移動制氫系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用等離子體技術(shù)提供操作靈活性，將有毒的采出水分離成有價值的最終產(chǎn)品。HALO(利用人工智能電弧等離子體學(xué)習(xí)操作的氫回收)系統(tǒng)提供了一個模塊化和可擴(kuò)展的解決方案，可以同時實現(xiàn)燃料回收和處理石油和天然氣生產(chǎn)中的有毒廢水的目標(biāo)。Oceanit還將應(yīng)用先進(jìn)的人工智能來優(yōu)化制氫過程，利用有毒廢水作為燃料為HALO提供動力，從而提高效率并降低運(yùn)營成本。對于該項目，將設(shè)計、制造一個中試規(guī)模的HALO系統(tǒng)，并將其集成到一個活性廢水處理設(shè)施單元中，以測量其性能并確定其他有價值的最終產(chǎn)品。

　　美國能源部資助：5,000,000美元，非美國能源部資助：5,000,000美元，資助總額：10,000,000美元

　　13、采出水熱脫鹽和蒸汽甲烷重整(SMR)的集成用于高效制氫——懷俄明大學(xué)(Laramie，Wyoming)與合作伙伴洛斯阿拉莫斯國家實驗室和工程、采購、建設(shè)有限責(zé)任公司計劃通過將超臨界水脫鹽和氧化(SCWDO)與蒸汽甲烷重整(SMR)集成，演示利用油氣開采過程中產(chǎn)生的水制氫。SCWDO利用熱量去除水中的鹽、金屬和有機(jī)分子，然后SMR將這些純凈水與甲烷結(jié)合產(chǎn)生氫氣。該團(tuán)隊之前已經(jīng)證明，熱密集型SCWDO過程可以耦合到SMR過程的前端。SCWDO和SMR都是熱過程，該項目將展示如何將它們大規(guī)模集成以節(jié)約熱能，使現(xiàn)場演示能夠以每天約一噸氫氣的方式比現(xiàn)有的SMR技術(shù)降低15%的成本。

　　美國能源部資助：4,997,749美元，非美國能源部資助：4,999,387美元，資助總額：9,997,136美元

　　興趣領(lǐng)域15 -在美國天然氣管道系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)氫氣安全和有效運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)

　　14、高強(qiáng)度管線鋼在含氫混合氣體環(huán)境中的韌性評估——科羅拉多礦業(yè)學(xué)院(Golden，Colorado)打算確定微觀結(jié)構(gòu)對含氫混合氣體環(huán)境中鋼襯管機(jī)械性能鑒定指標(biāo)的影響。該研究將對具有一系列強(qiáng)度等級的鋼(例如，X52到X80鋼)進(jìn)行，以告知這些標(biāo)準(zhǔn)的潛在修改，以便在更高的氫壓力下使用更高的強(qiáng)度等級。如果成功，這種改造將大大節(jié)省成本，并在保持可靠性的同時增加載氫能力。該項目還可以生成一份關(guān)鍵合金和微觀結(jié)構(gòu)特征的排名表，這些特征與管道鋼的抗氫脆能力增強(qiáng)有關(guān)，其強(qiáng)度水平可與X80管道鋼相媲美。

　　美國能源部資助：1，500,000美元非美國能源部資助：375,000美元，資助總額：1,875,000美元

　　15、在美國天然氣管道系統(tǒng)中實現(xiàn)氫氣安全和高效運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)——西南研究所(San Antonio，Texas)、20家天然氣管道運(yùn)營公司、50家工程和設(shè)備制造公司是燃?xì)鈾C(jī)械研究委員會(GMRC)的成員，他們計劃通過改造和運(yùn)行現(xiàn)有的往復(fù)式壓縮機(jī)，開發(fā)并演示一種混合氫氣和天然氣的全尺寸壓縮系統(tǒng)。這項工作旨在推進(jìn)多種技術(shù)，通過調(diào)整和運(yùn)行閉環(huán)壓縮設(shè)施，使氫氣在美國天然氣管道系統(tǒng)內(nèi)的短期安全運(yùn)輸達(dá)到20%的氫氣比例。如果成功，該項目將通過詳細(xì)的評估、修改、調(diào)試和全尺寸條件下的運(yùn)行，包括混合撬的設(shè)計、建造和集成，以及用于高價值最終用途的氫分離系統(tǒng)的測試，降低氫-天然氣混合物的應(yīng)用和適應(yīng)風(fēng)險，從而實現(xiàn)安全、高效的氫-天然氣混合物壓縮。

　　美國能源部資助：1,500,000美元，非美國能源部資助：375,000美元，資助總額：1,875,000美元

　　興趣領(lǐng)域16 -實現(xiàn)大容量、長期地下儲氫的基礎(chǔ)研究

　　16、研究氫氣地下儲存潛力和技術(shù)挑戰(zhàn)——GTI能源公司天然氣技術(shù)研究所(位于伊利諾伊州Des Plaines)打算確定利用俄克拉荷馬州大量枯竭的油氣儲層向無碳能源基礎(chǔ)設(shè)施過渡的可行性。項目的成功結(jié)果將提供：在枯竭的油氣儲層中進(jìn)行地下儲氫的可行性，以及潛在的可行容量、時間表和操作路徑；澄清項目風(fēng)險、緩解/監(jiān)測規(guī)劃、氫源和運(yùn)輸規(guī)劃；合同和法規(guī)要求分析、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性評估以及現(xiàn)場部署計劃；以及在以前未實現(xiàn)的地理區(qū)域和地質(zhì)環(huán)境中評估商業(yè)規(guī)模存儲的可行性。

　　美國能源部資助：140萬美元，非美國能源部資助：35萬美元，資助總額：175萬美元

　　17、威利斯頓盆地商業(yè)規(guī)模地下儲氫資源研究——北達(dá)科他大學(xué)能源與環(huán)境研究中心(Grand Forks，North Dakota)計劃通過評估威利斯頓盆地北達(dá)科他州部分地質(zhì)綜合體中大批量、安全、高采收率地下儲氫的潛力，支持未來氫氣生產(chǎn)、儲存和使用的商業(yè)化。該團(tuán)隊計劃評估鹽層、枯竭油氣層和鹽層儲氫的適宜性；描述和評估長期儲氫使用和暴露對地層流體、儲氫和圍封單元巖石以及井筒材料的影響；并對整個盆地的地質(zhì)儲氫潛力進(jìn)行評估，包括影響儲氫和回收性能的因素。該項目將建立在基礎(chǔ)研究的概念驗證基礎(chǔ)上，以確定威利斯頓盆地地質(zhì)構(gòu)造的儲氫資源潛力，并通過擬議的評估進(jìn)行擴(kuò)展，以支持后續(xù)研究階段的潛在油田規(guī)模開發(fā)。

　　美國能源部資助：1,500,000美元，非美國能源部資助：375,000美元，資助總額：1,875,000美元

　　18、二疊紀(jì)盆地鹽穴儲氫：密封完整性評估和現(xiàn)場測試——德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校(Austin，Texas)打算確定美國主要能源樞紐二疊紀(jì)盆地Salado組層狀鹽儲氫洞穴的儲氫密封能力。該研究項目將調(diào)查在氫存在的情況下鹽巖的物理性質(zhì)，長期暴露于氫對巖石和水泥的影響，以及地球化學(xué)和微生物誘導(dǎo)的耦合過程可能改變初始性質(zhì)的影響。該研究方法結(jié)合了先進(jìn)的實驗技術(shù)和多相流體流動的數(shù)值模擬，以及從孔隙到巖心尺度的地質(zhì)力學(xué)，中尺度垂直非均質(zhì)特征的地球物理方法，并通過新墨西哥州美國能源部廢物隔離中試工廠的注氫井和監(jiān)測井進(jìn)行了全面測試。

　　美國能源部資助：1,483,488美元，非美國能源部資助：370,873美元，資助總額：1,854,361美元

　　19、阿巴拉契亞枯竭氣田地下儲氫評估——弗吉尼亞理工學(xué)院和州立大學(xué)(Blacksburg，Virginia)計劃在阿巴拉契亞枯竭氣田(包括Berea、Big Lime和裂縫Marcellus)建立地下儲氫潛力?？萁邭馓锏牡叵聝鋵⑻峁┐笕萘康膬淠芰?，而不需要大規(guī)模的地面儲氫基礎(chǔ)設(shè)施。這樣的操作將使清潔能源成為可能，特別是在低供應(yīng)和高需求時期。發(fā)展這種技術(shù)可以促進(jìn)能源民主，提供獲得低成本資本的途徑，增加清潔能源方面的就業(yè)機(jī)會，并減輕能源負(fù)擔(dān)，特別是在處于不利地位的阿巴拉契亞社區(qū)。

　　美國能源部資助：1,499,999美元，非美國能源部資助：375,000美元，資助總額：1,874,999美元

　?。ㄋ夭膩碜裕篋OE 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）