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天然氣摻氫相關應用技術(shù)在2000年之后開始被深入研究。其中有部分研究成果被公開。香橙會研究院選取全球有代表性的三份研究報告，幫助中國行業(yè)揭開天然氣摻氫應用性質(zhì)的面紗。

3份報告介紹報告一：2002－2006年的Naturalhy項目報告

Naturalhy是一個綜合項目，該項目由歐盟委員會通過第六框架計劃（2002－2006）共同資助。Naturalhy認為“將氫作為一種現(xiàn)實的能源選擇迫在眉睫，必須在現(xiàn)有廣泛的天然氣系統(tǒng)范圍內(nèi)采取切實可行的策略。這是在未來30至50年內(nèi)在歐洲大規(guī)模推廣氫氣的唯一現(xiàn)實解決方案�！北敬雾椖康闹苯幽康臑椋喊l(fā)現(xiàn)并解決將氫氣逐步引入天然氣網(wǎng)絡的障礙。

細分目標可以歸納為以下四個方面：

1、經(jīng)濟方面，分析過渡性天然氣／氫氣系統(tǒng)的社會經(jīng)濟影響，并將其與當前的天然氣及相關系統(tǒng)進行比較，特別是在創(chuàng)造就業(yè)機會、維護、資本投資和總經(jīng)濟成本方面。

2、技術(shù)方面，對使用氫技術(shù)過程中的安全性，耐用性和管道完整性的問題將進行調(diào)查并開發(fā)出新的設備。具體的聚焦點為爆炸、老化與修理。

3、法規(guī)方面，評估有關氫氣／天然氣混合物的標準和法規(guī)的現(xiàn)狀，并確定必要的修改并啟動所需的更改。

4、決策方面，開發(fā)決策支持工具，以評估現(xiàn)有天然氣系統(tǒng)（傳輸，存儲，分配，最終用戶基礎設施和最終用戶設備）對氫氣／天然氣混合物的適用性，并開發(fā)模型以確定經(jīng)濟性。

項目團隊由39個合作伙伴組成的國際財團，由NV Nederlandse Gasunie統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。Gasunie成立于1963年，是荷蘭的天然氣基礎設施和運輸公司。
由于Naturalhy項目具體的試驗場所，手段，具體試驗參數(shù)披露較少，并且關于結(jié)論方面的信息披露的也較為零散和專業(yè)，在本文中先不對該項目具體的試驗數(shù)據(jù)做深入討論，只對部分主要結(jié)論做展示。關于經(jīng)濟性方面，Naturalhy評估了通過富氫天然氣撬動氫能產(chǎn)業(yè)鏈的可行性。關于技術(shù)方面，Naturalhy主要披露了天然氣管道的修理方法、爆炸情況。

報告二：2008－2011年Sustainable Ameland項目報告

該項目第一次長時間測試了天然氣摻氫的家用性能。

該項目選擇了風景秀麗的旅游小鎮(zhèn)Ameland Nes，通過用同樣材料建設通富氫天然氣的管道和用來對比的通純天然氣的管道，以此來研究富氫天然氣對管道的影響。項目第一年采用外運瓶裝的氫氣進行混合，此后三年的氫氣來源為試驗地附近的太陽能發(fā)電制氫。

報告三：2013年美國國家可再生能源實驗室（NREL）發(fā)布的《天然氣管道混入氫的關鍵技術(shù)報告》

該報告為綜述性報告，總結(jié)了美國本土天然氣摻氫研究成果，并且也結(jié)合了全球其它重要的研究成果。該報告由天然氣技術(shù)研究院（GTI）完成，主要提供給NREL。項目也由“美國能源部的燃料電池技術(shù)項目”資助。該報告的完成得到了H2Pump LLC，NaturalHy項目，AP公司，Power ＆ Energy Inc和CB＆I Lummus Technology的支持。

本篇報告的數(shù)據(jù)主要來源于：NaturalHy報告，CTC（Concurrent Technologies Corp． PA， US）報告，IEA溫室氣體研究項目中的報告，以及美國機械工程師協(xié)會，美國天然氣基金會，美國石油協(xié)會，Hydrogenics公司，通用汽車公司，Directed Technologies， Inc，Radian International LLC，美國環(huán)境保護局，美國能源信息管理局，日本能源經(jīng)濟研究所，歐洲工業(yè)氣體協(xié)會，荷蘭GASTEC科技公司，荷蘭EET項目等研究成果。    香橙會研究院從上述三個報告中，提煉出凝練出經(jīng)濟社會意義、使用安全與管道耐久性以及終端家用情況三大方面結(jié)論分享給讀者。

HCNG是打開氫能社會的一把金鑰匙

由于可再生能源的波段性，區(qū)域局限性，其大規(guī)模使用不得不依賴高效并且靈活的能量存儲載體。同樣的能量，如果采用鹽穴儲氫，其成本比鋰離子電池存儲電能成本低100倍。而如果重新利用天然氣管道運輸氫，其能力為電網(wǎng)輸送能力的效率高至少10倍（數(shù)據(jù)來源：歐洲2×40GW項目計劃）。然而由于下游缺乏對氫氣的應用場景，且應用端投資較大，上游便無法大規(guī)模生產(chǎn)氫氣，而這又導致了氫氣價格居高不下，下游的應用則更難推廣。

天然氣摻氫HCNG（hydrogen compressed natural gas）也被稱為Hythan（hydrogen－methane－mixture）。由于其有潛力直接利用天然氣管道，投資少，可以直接接觸到廣泛的消費者，產(chǎn)生經(jīng)濟效益迅速，并且可以允許一部分的氫含量波動（此特點與可再生能源制氫具有間歇性的特點契合），因此被認為是撬動氫能產(chǎn)業(yè)鏈，解決氫能全產(chǎn)業(yè)面臨的“先有雞還是現(xiàn)有蛋”問題的金鑰匙。

氫氣與天然氣基本性質(zhì)比較

首先，從氫和天然氣的基本參數(shù)對比（表1）可以看出：1、燃燒能量方面：氫氣密度較低，但單位質(zhì)量的燃燒熱遠大于天然氣（氫約144MJ／kg，天然氣為47．5MJ／kg）。2、燃燒性質(zhì)方面：氫更容易點燃且其火焰速率要遠快于天然氣。3、安全性方面：雖然氫在PE管道和鐵制管道中的擴散系數(shù)遠高于天然氣5倍左右（表1，2），容易造成泄露，但是其在空氣中的擴散系數(shù)也遠大于天然氣，這樣便不易造成擴散后的聚集，從而降低了危險性。

表1． 天然氣與氫基本參數(shù)對比（標準大氣壓下）

表2． 氫在塑料管的氫和甲烷的滲透系數(shù)（單位10－3×ft3－mil／ft／day／psig）

資料來源：NREL