美国能源部 (DOE)向 19 个行业和大学主导的研究项目授予近 3400 万美元，这些项目将推进技术解决方案，使清洁氢成为发电、工业脱碳和运输领域更容易获得和负担得起的燃料。
美国能源部国家能源技术实验室（NETL）隶属于能源部化石能源和碳管理办公室（FECM），将管理选定的项目。项目将重点关注：
- 开发有助于以更低的成本和更少的能源生产清洁氢气的技术；
- 探索利用生物质、石油天然气开发生产废水及其他废弃物制氢；
- 扩大全国范围内安全高效的氢气运输和储存的选择。
资助机会公告 2400：清洁氢生产、储存、运输和利用以实现净零碳经济（第 3 轮）的其他选择包括：
感兴趣的领域 4 —通过模块化气化实现低成本 H 2生产的先进空气分离
先进的模块化氧化还原空气分离系统，可实现经济高效、净零的氢气生产 —北卡罗来纳州立大学打算开发一种基于氧化还原的、彻底设计的模块化空气分离装置（REM-ASU），与最先进的空气分离技术相比，可显着降低制氧的资本成本和能源消耗。该团队建议：（1）开发先进蒸汽耐受型氧吸附剂，其氧气容量大于2 wt.%，具有高活性，无需真空解吸步骤即可高效产生氧气；(2) 在每天 20 公斤的试验台上演示 REM-ASU 系统，以验证吸附剂的稳健性和工艺性能；(3) 设计 REM-ASU 与 5-10 兆瓦模块化生物质气化炉集成，与传统 ASU 相比，能源和成本降低超过 35%，制氧量超过 98%。
美国能源部资助：1,249,960 美元；非能源部资助：313,051 美元；总价值：1,563,011 美元
具有创纪录的空气分离性能的分子筛膜的优化和规模化——Osmoses Inc.计划利用Osmoses专有的聚合物组合物开发一种新型膜系统，该系统可以从空气中产生富氧，并集成到模块化气化系统中以生产低成本氢气生产。除了帮助国家实现雄心勃勃的碳中和目标外，拟议技术的开发和实施还可以帮助降低氢气生产的成本和排放，以减轻气候变化的影响，同时创造新的就业机会并振兴我们的经济。
美国能源部资助：1,249,997 美元；非能源部资助：312,516 美元；总价值：1,562,513 美元
用于模块化生物质转化为氢气的氧气集成装置— 帕洛阿尔托研究中心有限公司与 SIMACRO 和 PCI Gases 合作，打算开发一种快速、高容量的可逆氧气吸附剂，使模块化生物质转化为氢气的氧气集成装置成为可能。如果成功，该项目将展示小型模块化空分装置利用当地生物质生产清洁、无碳能源的潜力，为社区提供卡车或管道传输氢气的替代方案。这一成功还将提供一条实现燃料多样化和能源弹性的途径，并为农村和历史上处于不利地位的社区带来清洁能源经济和就业机会。
美国能源部资助：1,249,999 美元；非能源部资助：312,500 美元；总价值：1,562,499 美元
电化学介导的空气分离模块— 雷神技术研究中心与麻省理工学院、加州大学欧文分校和加州大学戴维斯分校合作，计划研究、开发和演示一种具有成本效益、节能、清洁和可扩展的工艺用于从空气中分离氧气，依靠可溶性氧化还原物质捕获氧气并将其释放到纯度大于 99% 的氧气流中。该项目将定义候选电化学活化氧捕获分子的关键性能指标，根据这些指标通过计算评估大约 106 种过渡金属配合物，提供材料子集的基本实验数据，生成至少一种材料的概念验证小规模反应器数据设定、提供适合扩大规模的设计概念。
美国能源部资助：1,249,958 美元；非能源部资助：312,490 美元；总价值：1,562,448 美元
用于O 2 /N 2分离的具有分级化学和结构的碳分子筛膜——纽约州立大学代表布法罗大学打算开发具有分级化学和结构的碳分子筛中空纤维复合膜，用于从空气中生产氧气，实现从生物质或废物中低成本模块化制氢。该团队打算满足推进模块化空气分离的要求，以支持基于模块化气化的氢气生产。如果成功开发，该技术将以比小规模低温空气分离更低的成本生产氧气，并使小型模块化能源系统受益。
美国能源部资助：1,250,000 美元；非能源部资助：500,000 美元；总价值：1,750,000 美元
通过模块化结构化 RPSA 产生高纯度氧气— Susteon Inc. 计划开发一种从空气中生产高纯度氧气的工艺，其成本远低于最先进的商业技术。所提出的工艺技术可以生产纯度大于95%的氧气，每吨氧气的能耗低于230千瓦时，仅用11.5兆瓦时即可形成50吨氧气。该团队计划演示每天连续生产10公斤氧气；用于快速变压吸附模块制造的纤维吸附材料的放大；完成超过 100 小时的工艺循环测试，包括轻度加压吸附和轻真空再生，以证明多循环稳定性和低能量需求。
美国能源部资助：1,250,000 美元；非能源部资助：312,500 美元；总价值：1,562,500 美元
通过模块化气化实现低成本 H 2生产的先进空气分离装置 (ASU)— TDA Research Inc.打算开发一种用于氧气生产的模块化、基于吸附剂的空气分离装置（ASU），以支持通过生物质和/或废物气化来低成本生产氢气。该团队打算展示使用比同类低温空分装置更紧凑、更经济、更高效的工艺从环境空气中产生高纯度（体积比大于 98%，最好是体积比 99.5% 以上）的氧气。新的氧气生产系统的规模将支持 5-50 兆瓦的气化系统（每天 30-300 吨氧气流量），以实现零碳氢气生产——在这种规模下，基于模块化吸附剂的系统可显着降低资本和运营成本与商业/传统的基于低温蒸馏的制氧技术相比。
美国能源部资助：1,250,000 美元；非能源部资助：312,500 美元；总价值：1,562,500 美元
感兴趣的领域 14a — 甲烷热解/分解、原位转化或循环化学循环重整
用于利用 CO 2捕集从天然气中制氢的固定床化学循环反应器的小规模测试和开发— 俄亥俄州立大学与 Babcock 和 Wilcox 合作，计划开发一种固定床化学循环工艺，利用 CO 2 捕集从天然气中生产氢气使用铁基混合金属氧化物复合材料（MMOC）原位二氧化碳捕获，总体目标是验证和扩大基于 MMOC 的固定床制氢技术并分析其技术经济影响。固定床化学循环系统设计为以三种反应模式运行，可同时发生连续制氢：通过还原MMOC、蒸汽氧化和空气再生利用天然气。
美国能源部资助：1,499,238 美元；非能源部资助：375,000 美元；总价值：1,874,238 美元
通过熔锡中的CH 4热解实现低成本、无 CO 2的 H 2生产— 麻省理工学院的研究人员打算采用一种新型的甲烷热解方法来生产低成本的氢气，并且不会产生副产品二氧化碳。该方法利用了一项关键技术创新：能够在高于 1400 °C 的温度下泵送和容纳液态金属，例如液态锡。由于锡对碳和氢都是惰性的，因此它可以在不需要催化剂的高温鼓泡塔反应器中用作传热流体，因为它可以在足够高的温度下运行以确保完全转化（即，约1400°C）。液态锡可用于促进固体碳副产品的连续去除，并可用于促进创新的热回收技术，从而使整个过程节能。
美国能源部资助：1,500,000 美元；非能源部资助：375,048 美元；总价值：1,875,048 美元
使用结构材料热催化联产天然气和高价值碳产品— Susteon Inc. 与斯坦福大学和莱斯大学合作，打算开发并演示一种新型热催化甲烷热解工艺，利用结构化催化剂生产高价值的碳和氢。该结构化催化剂由负载型活性金属组成，能够利用低碳可再生电力来提供甲烷热解所需的吸热热量。已经进行了大量的实验工作，以确定催化剂成分和工艺设计，能够在低于 850 °C 的温度下实现超过 90% 的甲烷单程转化为氢气，从而显着降低下游纯化成本。该过程同时产生高质量的碳，主要是碳纳米管，它将碳以固体形式隔离，避免气体排放，并创造高价值、可销售的产品。该过程能够有效分离固体碳颗粒，这是甲烷热解的一个关键挑战，并且可以帮助显着抵消氢气生产的成本。
美国能源部资助：1,500,000 美元；非能源部资助：375,000 美元；总价值：1,875,000 美元
直接太阳能自催化天然气热解制氢和优质石墨— 加州大学洛杉矶分校（UCLA）与Southwest Solar Technology LLC和SolGrapH Inc.合作，计划推进一项由UCLA研究人员发现的创新技术。该技术利用集中的太阳能将甲烷转化为绿色氢气和高价值固体碳形式。与传统的将二氧化碳排放到大气中的方法不同，该过程将天然气衍生的碳转化为稳定的石墨碳，可用于生产电池或其他高价值终端产品。这种首创性的过程通过捕获通常释放的碳并将其隔离为有价值的商品以用于可再生能源生态系统，从而实现零直接二氧化碳排放。。团队将进行一系列扩大规模的实验，以实现在具有40-50千瓦太阳辐射的典型太阳能环境中的高产氢和石墨碳产量，每天产生超过5千克的氢气。UCLA的团队将通过结合详细的仪器和内部以及第三方验证来量化这些努力的收益和成果。
美国能源部资助：1,461,772 美元；非能源部资助：377,848 美元；总价值：1,839,620 美元
感兴趣的领域 14b — 从采出水中制氢
HALO：使用 AI-Arc-Plasma 学习操作系统对采出水进行氢气回收— Oceanit Laboratories, Inc. 计划开发一个模块化的移动式氢生产系统，利用等离子技术提供必要的操作灵活性，将有毒的生产水分离成有价值的终端产品。HALO（使用人工智能电弧等离子学习操作的氢气回收）系统提供了一种模块化和可扩展的解决方案，以实现燃料回收和处理石油和天然气生产过程中的有毒废水的双重目标。Ocenit还将应用先进的人工智能来优化氢生产过程，通过将有毒废水用作燃料为HALO提供动力，提高效率并降低运营成本。对于这个项目，将设计、制造一个试点规模的HALO系统，并将其集成到一个主动废水处理设施单元中，以测量其性能并确定其他有价值终端产品。
美国能源部资助：5,000,000 美元；非能源部资助：5,000,000 美元；总价值：10,000,000 美元
采出水热脱盐与蒸汽甲烷重整 (SMR) 相结合，实现高效制氢— 怀俄明大学与合作伙伴洛斯阿拉莫斯国家实验室和工程、采购与建设有限责任公司计划通过将超临界水淡化和氧化 (SCWDO) 与蒸汽甲烷重整 (SMR) 相结合，展示利用石油和天然气开采过程中产生的水生产氢气。SCWDO 利用热量去除水中的盐、金属和有机分子，然后 SMR 将纯水与甲烷结合产生氢气。该团队此前已证明，热密集型 SCWDO 工艺可以与 SMR 工艺的前端耦合。SCWDO 和 SMR 都是热工艺，该项目将展示如何大规模集成它们以节省热能，并在每天大约一吨氢气的情况下，现场演示比现有 SMR 技术降低 15% 的成本。
美国能源部资助：4,997,749 美元；非能源部资助：4,999,387 美元；总价值：$9,997,136
感兴趣的领域 15 — 在美国天然气管道系统内实现氢气安全高效运输的技术
高强度管线钢在含氢混合气体环境下的韧性评估— 科罗拉多矿业学院计划确定微观结构对含有氢气的混合气体环境钢衬管道机械性能合格指标的影响。调查将在强度水平范围(例如X52至X80钢)的钢材上进行，以告知潜在的修改这些标准以纳入在更高氢气压力下使用更高强度等级的可能性。如果成功，这种修改将实现显著的成本节约并提高氢气承载能力，同时保持可靠性。该项目还可以生成与增强在强度水平上可与X80管线钢相媲美的管线钢中的氢脆性抗性的临界合金和微观结构特征的排名列表。
美国能源部资助：1,500,000 美元；非能源部资助：375,000 美元；总价值：1,875,000 美元
在美国天然气管道系统中实现氢气安全高效运输的技术— 西南研究所、20家天然气管线运营公司和50家工程和设备制造公司(均为燃气机械研究委员会( GMRC )成员)计划通过改造和操作现有往复式压缩机管道回路，开发并演示一种全规模压缩系统混合氢气和天然气。这项努力旨在推动多种技术，通过适应和操作带有氢气-天然气混合物的闭环压缩设施，实现美国天然气管道系统中氢气的近期安全运输，氢气含量最高可达体积的20% 。如果成功，该项目将通过详细的评估、改造、调试和在全面条件下的操作，包括设计、建造和集成混合橇块以及测试高价值终端使用的氢气分离系统，使氢气-天然气混合物的安全和高效压缩成为可能。
美国能源部资助：1,500,000 美元；非能源部资助：375,000 美元；总价值：1,875,000 美元
感兴趣的领域 16 — 实现大容量、长期地下储氢的基础研究
开发和研究氢的地下储存潜力和技术挑战— 天然气技术研究所( GTI Energy )计划确定利用俄克拉荷马州丰富的枯竭油气储层实现向无碳能源基础设施过渡的可行性。该项目的成功结果将提供以下信息：确认枯竭油气储层中地下氢气储存的可行性，并可能确定可行性的容量、时间表和操作路径；澄清项目风险、缓解/监测规划、氢气来源和运输规划；分析合同要求和法规要求、技术和经济可行性评估以及现场部署规划；以及对以前未实现的地理区域和地质环境下的商业规模存储可行性进行评估。
美国能源部资助：1,400,000 美元；非能源部资助：350,000 美元；总价值：1,750,000 美元
威利斯顿盆地商业规模地下储氢资源研究— 北达科他大学能源与环境研究中心计划通过评估威利斯顿盆地内北达科他州部分地质复合体中大容量、安全地下氢气储存的潜力，支持氢气生成、储存和使用的未来商业化。该团队计划评估盐水、枯竭油气和盐类地层对氢气储存的适用性；表征和评估长期氢气储存使用和暴露对地层流体、储存和围岩以及井眼材料的影响；并进行整个盆地范围内的地质氢气储存潜力估算，包括将影响储存和回收性能的因素。该项目将在确定威利斯顿盆地地质地层的氢气储存资源潜力的基本研究验证的基础上进行，并继续进行拟议的评估，以支持后续研究阶段的潜在现场规模开发。
美国能源部资助：1,500,000 美元；非能源部资助：375,000 美元；总价值：1,875,000 美元
二叠纪盆地盐穴储氢：密封完整性评估和现场测试— 德克萨斯大学奥斯汀分校计划确定位于美国主要能源枢纽的二叠纪盆地Salado地层中盐岩的氢密封能力。该研究项目将调查在氢气存在下盐岩的物理性质、长期暴露于氢气对岩石和水泥的影响，以及可能改变初始属性的地质化学和微生物诱导过程的影响。研究方法结合了先进的实验技术和数值模拟，用于从孔到心层的多相流体流动和地质力学，以及中等尺度的地球物理方法，用于垂直非均质性表征，并通过在DOE废物隔离试点工厂中的氢气注入钻孔和监测井进行全尺度测试以进行验证。
美国能源部资助：1,483,488 美元；非能源部资助：370,873 美元；总价值：1,854,361 美元
阿巴拉契亚枯竭气田地下储氢评估——弗吉尼亚理工大学和州立大学计划确定阿巴拉契亚枯竭气田的地下氢气储存潜力，其中包括Berea、Big Lime和断裂的Marcellus。枯竭气田地下氢气储存将提供大量的氢气储存容量，而无需大量的地面储存基础设施。这些操作将使清洁能源可用，特别是在供应量低和需求高的时候。
美国能源部资助：1,499,999 美元；非能源部资助：375,000 美元；总价值：1,874,999 美元
通过新的选择，FECM 宣布自 2021 年 1 月以来对 72 个项目投资超过 1.22 亿美元，以探索新的清洁制氢方法并提高氢燃料涡轮机的性能。这些项目支持能源部的 Hydrogen Shot 计划，该计划旨在在未来十年内将清洁氢气的成本降低80%，降至每公斤1美元，以在美国发展新的清洁氢气途径。这些项目的实施将有助于推动美国在清洁能源领域的技术创新和产业发展，为美国的绿色转型和可持续发展做出贡献。找有价值的信息，请记住Byteclicks.com
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