近日，四川大学芶富均教授团队在其研发的国内首套液态金属制氢设备基础上，在熔融催化剂材料制备、反应裂解炉设计和加工、在线连续排碳技术等方面取得了重大突破，顺利进入熔融介质裂解制氢产业化阶段。
2021年初，芶富均教授团队在国内首次研发出液态金属热裂解装置，利用液态金属产生稳态热解温度场，结合液态金属本身的催化特性，可促进甲烷分子裂解形成氢气和固态碳，实现零排放、高效制氢。
2022年，该团队又迎来新进展——历经一年半，成功开发了新一代绿氢制备技术——熔融介质催化热裂解制氢。
“天然气的主要成分是甲烷，目前天然气重整制氢技术存在大量碳排放问题。”芶富均说，利用熔融介质催化热裂解制氢技术可以将天然气中的甲烷裂解成氢和固态碳（炭黑、石墨或石墨烯），无二氧化碳排放，可直接利用现有天然气和LNG的基础设施制备绿氢。
“熔融介质热裂解技术基本原理是采用具有催化特性的熔融介质材料，主要为液态金属和熔融盐，作为高温媒介，使碳氢化合物中的碳氢键断裂生成氢气和固态碳，反应过程中无二氧化碳产生。”芶富均进一步解释，同时，相比于电解水制氢，催化热裂解所需能量更低，并且可以获得副产物碳，经济效益更高。
此外，我国天然气基础设施完善、技术成熟且无区域限制，相比于电解水制备-存储-运输-使用的工业流程，催化热裂解技术只需通过管道运输天然气并在用户区域现场制氢，氢气储运成本更低并且安全性更高，可以满足绿氢在交通、电力、化工、建筑等领域的大规模应用。
“通过十年来大量研究探索，团队掌握了催化剂材料制备、反应器材料选取、结构设计和制造等关键技术，自主开发了熔融介质制氢实验平台。”芶富均介绍，团队自主开发了高效、低成本的催化剂，在1100℃下甲烷转化率高达95%。同时，发展了在线除碳新技术，可实现连续制氢。相关技术取得了重大突破。
此外，通过调节反应器中反应温度、天然气流量、催化剂种类等关键参数，也可实现大规模石墨烯的生产等，极大增大副产物碳的经济附加值。
