俄羅斯科學家團隊提出了一種在氣井內生產氫氣而不將碳分子帶到表面的新方法，如果得到證實，這將消除對昂貴的碳捕獲和儲存(CCS)技術的需求。

在同行評審期刊《燃料》(Fuel)上發(fā)表的一項實驗室實驗中，莫斯科斯科爾科沃科學技術研究所(Skoltech)的研究人員發(fā)現的證據表明，該技術可以提取儲層總氣體體積45%的氫氣，同時將碳分子留在地下。

Skoltech的團隊開發(fā)了一個四階段的過程來實現這一點，使用的方法據說已經在使用或已計劃用于油井、制氫或CCS，然后在實驗室的反應器中進行測試，以模擬真實儲氣庫內的條件。

koltech于2011年在莫斯科成立，是與麻省理工學院(MIT)持續(xù)合作的一部分。

作為Skoltech工藝的一部分，氣井首先注入蒸汽和一種未經披露的催化劑，隨后用于將氫分子與碳分離。

接下來，向井中注入空氣或純氧以點燃甲烷，然后甲烷燃燒并將儲層溫度升高至800°C，在預注入的催化劑的幫助下，儲層達到的高溫能夠將甲烷分解為氫氣、一氧化碳和二氧化碳。

研究人員表示，如果需要，可以使用電氣或微波代替蒸汽來達到1000°C以上的溫度。

該工藝中的氫氣生產基于通常用于生產灰色和藍色氫氣的蒸汽甲烷重整方法，不同之處在于它是在儲層中進行的，而不是在工廠專門設計的重整器中進行的。

Skoltech工藝的最后階段設想通過一種特殊的膜將氫氣泵送到表面，這種膜允許氫分子通過，但不允許一氧化碳或二氧化碳分子通過，從而有效地將碳留在地下。

Skoltech的研究人員建議將新的生產途徑稱為“水”色的氫。

盡管實驗室測試表明，總氣體(甲烷)體積的45%可以作為氫氣被提取，但Skoltech的研究人員表示，這取決于巖石的成分，在人造材料多孔氧化鋁的測試中觀察到提取百分比為55%。

在地下燃燒碳氫化合物會引起重大的安全問題，研究人員也承認了這一點，并指出“在這項技術的應用過程中，實施安全協議和先進技術至關重要”。

然而，Skoltech團隊也指出，該過程的每個階段都已經在不同的環(huán)境中進行了探索，例如提高采收率，在油井中廣泛使用地下碳氫化合物燃燒(盡管不是氣藏)，而蒸汽甲烷重整技術已被用于制備氫氣數十年。

然而，膜在該過程的提取階段的使用僅在關于碳捕獲和儲存(CCS)的學術論文中進行了討論。

Skoltech高級研究科學家、該項目負責人Elena Mukhina表示：“該過程的所有階段都基于成熟的技術，這些技術以前從未適用于從真實的儲氣庫中生產氫氣。我們已經證明，我們的方法可以幫助在現場環(huán)境中將碳氫化合物轉化為綠色燃料，效率高達45%。未來，我們計劃在實際氣田中測試我們的方法。”

CCS技術——在化石燃料中提取和永久儲存碳后，將其捕獲——已經在許多工業(yè)應用中部署，并將用于美國、英國、沙特阿拉伯、阿拉伯聯合酋長國和歐洲的幾個藍氫項目。

大多數藍色氫開發(fā)商的目標捕獲率為95%，但這一目標尚未得到大規(guī)模驗證，由于碳儲存需要大量基礎設施投資，該技術的巨大成本以及與天然氣生產相關的甲烷排放，讓其受到了額外的審查。

目前尚不清楚Skoltech方法是否也會限制甲烷排放，也不清楚它是否是一種生產氫氣的經濟方法，特別是因為從偏遠地區(qū)運輸氫氣本身就很昂貴，而且在技術上仍具有挑戰(zhàn)性。

這項實驗得到了俄羅斯科學基金會的資助，該基金會由俄羅斯聯邦政府資助。