混氢天然气和HCNG发展动态

氢能正在越来越受到重视，发展脚步正在加快。混氢天然气又叫掺氢天然气或氢烷 （hythane），而 HCNG （或H2CNG）为压缩的混氢天然气。混氢天然气的研究和应用试验已有较长历史，目前兴趣仍在增长。2017年我国颁布了车用压缩氢气天然气混合燃气国家标准（GB∕T 34537-2017）。不少国家有计划发展混氢天然气。

往天然气里掺混少量氢气可以提高天然气燃烧速率，扩展天然气的稳定稀燃极限，并显著减少污染物排放。含20%体积分数氢气的混氢天然气可以直接使用目前的天然气输运管道，无需任何改造。在目前氢气分配基础设施还不完善的条件下，混氢天然气可以作为向氢能源过渡的可行方式。同时，混氢天然气的研究和应用可以为氢气燃料的推广使用积累经验。

英国北方天然气网络公司（NGN）希望在利兹市完全用氢气替代天然气，而卡登特则希望在天然气混合物中提供高达20%的氢气。两家公司都计划将天然气转化为氢气并捕获该过程中产生的CO2来实现这一目标。英国基尔大学首次在英国进行家用混氢天然气网络方面的试验，该试验名为"HyDeploy"项目，由燃气网络Cadent领头，并与NGN及一个技术专家联盟合作。HyDeploy项目的目标是建立混氢天然气供应网络。从2019年开始，基尔大学将会对该校的私人天然气网络进行为期一年的实时试验。该项目的试验已获得健康与安全执行局（HSE）的批准。在证明混氢天然气"与天然气一样安全"之后，HSE将授予该项目豁免英国天然气网络目前的0.1%氢含量限值。目前在整个欧洲，这一氢含量限制从英国的0.1%到荷兰部分地区的12%不等。HyDeploy项目取得的研究结果可以大规模推广到英国整个天然气网络上。英国斯旺西大学研究人员开展的一项开创性研究表明，英国家庭和企业使用的天然气的几乎三分之一可用氢气替代，使用含氢30%的天然气不需要对全国的锅炉和烤箱进行任何改变。

2013年底德国的能源储存和清洁燃料公司ITM Power宣布，通过其合作伙伴已向德国天然气分销网络注入氢气，比例低于2%。英国HyDeploy项目也使用了该公司的电解制氢设备。

日本三菱日立动力系统有限公司 （MHPS）进行了使用30%氢燃料混合物的大型燃气轮机测试。测试结果证实，通过使用新开发的MHPS专有燃烧器来燃烧混氢天然气，可以实现稳定燃烧。与天然气发电相比，使用30%的氢气混合物，CO2排放量减少了10%。发电效率高于63%。该系统的突出优点是除了燃烧器需要升级，其他设备可以不加修改地使用，从而减少将天然气发电厂转换成氢燃料的潜在成本。

俄罗斯将氢气视为使欧洲天然气更加绿色的方式。最近俄罗斯正在考虑如何在欧洲开发氢气市场。俄罗斯天然气工业股份公司正在设想的是逐步提高氢气在这些管道中的份额，然后通过不会加剧全球变暖的绿色工艺将其天然气转化为氢气。该公司正在研究一种称为热甲烷热解的工艺。该反应在低温，非平衡的等离子体中进行，该等离子体在小型反应器中置于高压下。该公司正在西伯利亚托木斯克镇试验这项技术。该过程产生纯氢气流，碳以固体形式脱落而不是以CO2形式逸出到空气中。固体碳可用于工业。如果风能或太阳能农场用于产生该过程所需的能量，则零排放将用于制造氢气。

2013年7月，由国新能源集团与清华大学合作完成的氢气-天然气混合燃料（HCNG）的开发及在汽车上的应用研究课题通过山西省科技厅组织的科技成果鉴定。2014年6月，国新能源依托这个项目获得国际氢能大会颁发的鲁道夫·A·艾荏大奖。

据介绍，HCNG发动机是实现气体燃料发动机更高环保标准的有效途径。实验结果表明，使用20%HCNG（即天然气掺氢比20%）燃料比使用压缩天然气（CNG）燃料，碳氢化合物减排22%，一氧化碳减排20%，二氧化碳减排14%，氮氧化物减排32%。

2016年12月15日，清华大学汽车安全与节能国家重点实验室、四川天一科技股份有限公司等七家单位签订了《战略合作框架协议》，一致同意在HCNG混合燃料汽车项目建立战略合作关系，促进HCNG燃料汽车业务的发展。

四川已选择以天然气掺氢汽车和燃料电池汽车作为双轮驱动，带动氢气制备、储存、运输以及氢能汽车发动机、整车、加氢站基础建设以及关键零部件和相关材料领域的创新发展。四川正在研究制定天然气管网掺氢地方标准，希望推动天然气掺氢民用和工业用，最大程度提升氢能使用占比，开创巨大新市场。