全球週刊封面:破解天然氣的氫製程 化石燃料再戰100年?(20161009 新科學人)

邱慕天 2016/10/09 20:56 點閱 1725 次

《新科學人》
破解天然氣的氫製程 化石燃料再戰100年?

污染的天空、痛苦呼吸的飛鳥、融化的冰帽。化石燃料在這個時代的形象已經「黑」到不行。然而核能昂貴、再生能源不可靠,石油則便宜、量多、可靠(不像是風力、太陽能看天吃飯)、貯藏攜帶方便。天然氣則於大自然無負擔、能量豐富、能直接為發電廠所用。

然而,一切都在於裡面有個擾人的元素「氫」:化石燃料是主要的氫氣製造來源,從天然氣製氫有80%的效率,大部分的氫則是用天然氣蒸汽重組法(steam reforming)所製造生產。但氫容易洩漏、易燃,且必須從複合物質(如水)中解析才能得到。
也無怪乎諾貝爾物理學獎得主出身的美國能源部長史蒂芬‧朱在2009年就砍掉了研究氫動力車的預算;特斯拉的CEO馬斯克去年也指出「氫」是一種「無敵愚蠢」的替代燃料。

現在,一位名為奧貝托‧阿瓦納德斯的科學家,則認為他有辦法重新擦亮「化石燃料」的招牌──從化學分子異變的程序上,斬斷「氫」與溫室氣體加諸給石油及天然氣的鎖鍊。

首先,天然氣基本上就是甲烷(CH4),有1個碳分子和4個氫分子。阿瓦納德斯在馬德里科技大學的團隊於是想到,與其用蒸汽逼出甲烷中的氫,不如「破解」甲烷,使其分散為純粹的氫以及惰性碳原子。

一般這個打破碳氫鏈結的過程必須要耗能,例如將甲烷加熱到攝氏550度、甚至800度。而過去有工業使用鎳 - 鐵 - 鈷催化劑可以將所需溫度降低,唯一的問題就是無法處理「碳灰」。碳灰會把東西堵塞住;燒掉它們又會形成一堆二氧化碳。

阿瓦納德斯找到的方法是,在熔融金屬構成的澡缸中進行甲烷破解工程,這樣藉助熔金的導熱能力,碳會自動浮到上層、避免阻塞。根據去年在《國際氫能期刊》發表的論文,阿瓦納德斯團隊已成功地以攝氏1200度的溫度,將8成置入的甲烷轉換為氫,而且沒有碳和溫室氣體污染的問題,舉世震驚。

《新科學人》指出,阿瓦納德斯的熔金澡缸目前要透過實驗室的插頭供電加熱。如果要商用量產,這個供電程序也必須「綠化」才行。而未來可能選項有太陽能(法國有實驗正在研發太陽能集中器),或用製氫過程中產生的15%的氫來發電,為這個過程本身供能。

這是阿瓦納德斯的期望。而一但它的專利成為世界採用的方法,一年可能會產生數立方公里的純碳灰。阿瓦納德斯相信,這比有害地球且沒人要的溫室氣體,煉鋼、奈米科技、汽車輪胎廠會很有興趣收購這些碳。

看來,造「化」弄人,化石燃料,還有機會再戰100年。

https://www.newscientist.com/article/mg23230940-200-crack-methane-for-fossil-fuels-without-tears/