氫是潔淨的能源載體，但氫的安全、高效儲運是氫能大規模應用中的技術瓶頸。資料顯示，在我國氫能供應的各個環節中，儲存和運輸佔到了總成本的35%～55%。在眾多制氫技術中，分散式制氫在儲運環節優勢明顯，早在2016年，國家發改委和國家能源局就將分散式制氫技術列為氫能與燃料電池領域技術創新的戰略發展方向。而在最近，大連理工大學的科研團隊在這一領域取得了新的研究進展。
全球能源結構的低碳化、清潔化轉型和許多國家碳中和目標的確定，為氫能帶來了良好的發展預期，氫能已成為歐盟、日本以及韓國等發達國家重點發展的領域之一。2017年以來，中國氫能產業呈現爆發式發展，加氫站作為氫能的交通基礎設施正在全國多個城市佈局建設。加氫站供應的氫氣主要依靠長管拖車運輸，這種方式存在安全風險，並且裝解除安裝時間長，運輸能力低，運輸成本高，綜合能效不合理，使得加氫站的氫氣保供與價格問題變得越來越突出，成為制約整個氫能產業持續發展的關鍵要素。因此，分散式站內製氫就地供氫方式越來越受到關注，並在美國、日本以及歐洲等得到了應用。
太陽能光熱驅動的蒸汽甲烷重整是實現能源脫碳、升級和利用的有效途徑，其中分散式太陽能熱化學反應器(STR)被廣泛研究。STR是實現太陽能光-熱-化學轉化的關鍵部件。然而，目前的STR存在導熱效能差和受太陽能輻照度制約的問題。面對這一問題，大連理工大學能源與動力學院唐大偉教授團隊提出了一種基於高溫熱管的管式反應器，突破目前制氫反應器技術瓶頸，實現了太陽能光熱與光伏電的混合能源供應的全時長產氫。
考慮到甲烷蒸汽重整是強吸熱過程，因此，強化反應器傳熱效能是提升光-熱-化學轉化率的有效手段，研究團隊設計了具有相變金屬及毛細心的同心高溫熱管熱化學反應器。研究表明：（1）反應器響應速度較快，且均溫性為96.5%，高於傳統STR約60%以上，有效避免反應過程中反應器區域性過熱和催化劑燒結。（2）反應器執行穩定，在全時長制氫過程中，甲烷轉化率達96%以上，氫氣純度高於70%，且光-熱-化學能量轉化達到40%以上。該研究實現了分散式太陽能利用及高效能源轉換，同時指明瞭STR的發展方向。
近期，相關成果以“A high temperature tubular reactor with hybrid concentrated solar and electric heat supply for steam methane reforming”為題發表於國際知名期刊Chemical Engineering Journal（IF：13.27），論文的第一作者為大連理工大學能源與動力學院博士生馬靖，通訊作者為唐大偉教授和李林副教授。其餘相關成果申請並授權項發明專利一項、實用新型專利兩項，同時獲得企業資助支援。以上工作得到國家自然科學基金、海洋能源利用與節能教育部重點實驗室、大連市重點領域創新團隊的大力支援。
拓展閱讀：
唐大偉，大連理工大學能源與動力學院教授、博士生導師，現任能源與動力學院院長，海洋能源利用與節能教育部重點實驗室副主任，能源研究院院長。主要從事極端條件熱物理、高強度傳熱、聚光太陽能利用等方面的研究工作。主持了國家自然科學基金重點專案、重點國際合作專案、NSFC-JST重大國際合作專案、面上專案；科技部國家重大科學儀器裝置開發專項專案、國家重大科學研究計劃專案課題、973專案課題、863專案、國家重點研發計劃子課題；XX探索重大專案、A計劃專案、XX-809專案、XX-802專案、XX重大專項課題等。出版專著1部，著作章節4部。發表學術論文400餘篇，其中學術期刊論文280餘篇，SCI收錄170篇，SCI他引2800餘次，獲得授權國家專利90餘項。
更多精彩資訊，歡迎關注頭條號：大連理工大學招生辦
注：文章部分素材來自大連理工大學官網、大連理工大學能源與動力學院、中國科學院瀋陽分院、中國石化石油化工科學研究院等
