華盛頓州，一項從傳統天然氣中產生氫的新技術，或從生物質能中產生可再生天然氣的新技術，可能成為推動加州氫高速公路、燃料電池汽車和卡車以及創造其他有價值產品的下一件大事。

美國能源部太平洋西北國家實驗室開發的這種傳輸熱量的微型通道——大約信用卡的寬度——支撐著這項技術。這些微通道對于有效地將能量驅動到化學反應中至關重要，這些化學反應為運輸、發電和其他工業用途生產氫氣。

ｐｎｎｌ開發的氫氣發生器獲得了華盛頓州里奇蘭的許可。清潔技術初創公司，ＳＴＡＲＳ科技公司。氫發電機的特點是最近的兩項創新可能會降低氫的成本。第一種是一種新的增材制造工藝，該工藝已經獲得了ＳＴＡＲＳ　ＴＣ和ｓｏｃａｌｇａｓ的許可。第二種是一種新型螺旋反應器設計，它能更精確地分配熱量并提高反應器效率。ＳｏＣａｌＧａｓ獨家授權的這種設計，最大限度地減少了生產氫氣所需的能源，同時增加了反應堆的耐用性和安全性。

ＳｏＣａｌＧａｓ高級研發總監尤里·弗里德曼（Ｙｕｒｉ　Ｆｒｅｅｄｍａｎ）表示：“這種微通道技術的近期用途之一是為燃料電池電動汽車制造氫氣。”“因為這項技術占地面積小，大大提高了將天然氣轉化為氫氣的過程的效率，它使氫氣更清潔，更容易運輸——你可以在附近有天然氣管道的任何地方生產氫氣。”對于ＳｏＣａｌＧａｓ來說，這是實現我們在２０４５年前實現運營和能源交付中溫室氣體凈零排放目標的重要一步。這項技術可以極大地改變加州的氫生產和使用，推動ＳｏＣａｌＧａｓ努力滿足加州和我們客戶的氣候目標。”

氫燃料基礎設施

由于ＳＴＡＲＳ技術可以在任何有天然氣的地方產生氫氣，開發人員表示，這項技術可以大大減少用特殊的高壓管拖車運載氫氣的需要。取消公路運輸可以改善公共安全，減少溫室氣體排放，并有助于在使用點生產氫的成本上與傳統燃料相比具有競爭力。

“可以把這些小型、高效、大規模生產的發電機想象成‘化學變壓器’，類似于電網上的電力變壓器，”ＳＴＡＲＳ　ＴＣ的總裁、該技術的發明者鮑勃·韋庚說。“它們可以被放置在天然氣分配系統的任何地方，因此它成為一個‘氫電網’，為加油站提供廉價的氫，滿足現場需求。”

從甲烷中生產氫氣

宇宙中最豐富的元素氫，通常是水或甲烷等其他化合物的組成部分。天然氣主要由甲烷組成，甲烷是自然界最有效的氫載體之一。使用天然氣的傳統制氫過程有時會排放二氧化碳，消耗大量能源，其中大部分來自碳排放源。但有了新的氫氣發生器，各種更有效的加熱方法，包括集中太陽能熱和感應太陽能電加熱，可以用來加熱天然氣和水打破化學鍵，比其他常見的甲烷氫過程排放的二氧化碳少３０％。

經許可的制氫工藝非常高效，減少了生產高價值化學品所需的熱能。甲烷和蒸汽通過不超過幾毫米厚的緊湊螺旋微通道，快速而均勻地將氣體混合物暴露在熱中，從而推動化學反應，并從天然氣和水中釋放出氫氣。

因為氫氣可以以經濟和清潔的方式生產，它很好地支持了加州的第８號議會法案，該法案每年撥款２０００萬美元，以支持該州繼續建設至少１００個氫燃料站。

今年春天，ＳｏＣａｌＧａｓ公司將從ＳＴＡＲＳ　ＴＣ公司獲得一個氫氣發生器，其中包括６個小型模塊化反應堆，每個直徑約為１０英寸。ＳＴＡＲＳ　ＴＣ主要由ＰＮＮＬ的前員工組成，其中一位是ＰＮＮＬ微通道技術的原始發明者。

３Ｄ打印降低氫氣生產成本

最近，ＰＮＮＬ、ＳＴＡＲＳ　ＴＣ和ＳｏＣａｌＧａｓ合作開發了氫氣生成系統，包括螺旋微通道設計。該團隊還開發了一種新工藝，使用３Ｄ打印方法來建造產生氫的化學反應器。

ＰＮＮＬ的技術商業化經理Ｓａｒａ　Ｈｕｎｔ說：“這種增材制造工藝通過減少零件、形成幾乎不可能通過鑄造或機加工制造的幾何形狀，以及消除耗時的制造步驟，從而降低了制造成本。”“這項專利技術包括在設備內部建筑結構的獨特方法，以加強熱傳遞。它還可以使材料被包裹或浸漬催化劑，加速化學轉化為能量的速度。”

另外，ＰＮＮＬ、ＳｏＣａｌＧａｓ和其他公司還在合作開發新型化學反應器，共同生產氫和固體碳材料，如碳纖維產品和碳納米管，這可以進一步抵消無溫室氣體生產氫的成本。這與可再生天然氣的額外使用相結合，意味著這些反應堆系統可以幫助ＳｏＣａｌＧａｓ力爭到２０４５年實現凈零排放。

快速研究所和美國能源部能效和可再生能源辦公室（包括氫和燃料電池技術、太陽能技術和先進制造辦公室）支持了微通道技術氫發生器的開發。

ＳｏＣａｌＧａｓ?總部位于洛杉磯，是美國最大的天然氣分銷公用事業公司。ＳｏＣａｌＧａｓ為加州中部和南部２４，０００平方英里的２１８０萬消費者提供價格合理、可靠、清潔和可再生的天然氣服務。通過該公司管道輸送的天然氣將繼續在加州的清潔能源轉型中發揮關鍵作用——提供電網的可靠性，支持風能和太陽能的部署。

ＳｏＣａｌＧａｓ的使命是在美國建立最清潔、最安全、最具創新性的能源公司。為了支持這一使命，ＳｏＣａｌＧａｓ承諾到２０４５年在運營和能源交付中實現溫室氣體凈零排放，并在２０３０年用可再生天然氣（ＲＮＧ）替代２０％的傳統天然氣供應。可再生天然氣是由奶牛場、垃圾填埋場和污水處理廠產生的廢物制成的。ＳｏＣａｌＧａｓ還致力于投資天然氣輸送基礎設施，同時確保客戶負擔得起賬單。在過去的五年里，該公司投資了近７５億美元對其管道系統進行升級和現代化，以提高安全性和可靠性。ＳｏＣａｌＧａｓ是森普拉能源（紐約證券交易所代碼：ＳＲＥ）的子公司，森普拉能源是一家總部位于圣地亞哥的能源服務控股公司。