熔融金属催化裂解有望成为高转化、低成本、大规模、分布式的绿氢制备技术。
文｜张丞
封面来源｜Pexels
36氪获悉，氢能源公司ROTOBOOST已完成由高瓴创投（GL Ventures）领投的Pre-A轮融资，融资金额近千万美元。本轮融资由星涵资本担任独家融资顾问。本轮融资金额将主要用于量产投资、技术研发等方面。
ROTOBOOST是一家致力于实现大规模低成本制备氢气的北欧氢能源公司。公司采用甲烷催化热裂解技术，可以利用天然气和生物质沼气直接制备绿氢和具有高经济价值的碳产品，未来有望实现低成本制备绿氢，加速推进氢能规模化应用。
绿氢主要是指由可再生资源（如太阳能、风、水等）制成的氢气，整个生产过程不会排放二氧化碳。制备绿氢还可以通过直接将天然气裂解的技术方式实现，在生成CO2之前实现脱碳，整个过程可以做到零碳排放。
天然气裂解制氢方法包括高温裂解、催化裂解、等离子体催化和催化热裂解法等，其中高温裂解、等离子体催化法生产过程能耗高、工艺稳定性要求苛刻，经济性和规模化应用前景不如催化热裂解技术。
聚焦催化剂体系和核心反应装备，ROTOBOOST突破甲烷催化裂解制氢核心技术
ROTOBOOST采用了催化热裂解制氢技术制备氢气。该技术是把熔融的金属作为催化剂，让天然气通过熔融态金属催化剂，在反应器中裂解为氢气和碳产品。
根据相关研究，在不计入同步制备的碳产品经济收益的情况下，电加热方式的熔融金属天然气裂解制氢成本已经与水蒸气重整SMR+CCS技术路线的成本基本持平，如直接以天然气作为热源，则成本已能低于传统SMR+CCS方式。
制备绿氢能否达到高转化率是该技术能否实现大规模产业化的基础之一。高转化率取决于多方面因素，如熔融金属的催化活性、多孔分布器决定的气液接触面积、反应温度和液相介质高度。
ROTOBOOST熔融金属催化裂解甲烷制备绿氢工艺流程图
ROTOBOOST对36氪表示，公司掌握的熔融金属催化裂解甲烷制备绿氢技术已经进入商业化中试阶段，基于公司自主研发的催化剂体系和反应装置技术，甲烷转化率可以达到90%，高于SMR技术的75%。
熔融金属催化裂解制氢的经济性优势来源于其制备过程中产生的碳产品。其他技术路线如等离子体催化只能产生炭黑这类低附加值的碳产品。而熔融金属催化法可以制备石墨烯、碳纳米管等高经济价值的碳材料产品，从而可以大幅降低制氢成本。
该技术可以通过调控催化剂的活性组分、载体、制备方法，以及催化剂还原条件、空速、反应温度、压力等反应条件来控制碳材料产品的形貌和产量。
ROTOBOOST告诉36氪，公司已经可以合成用于锂电池负极材料的合成石墨产品，以及具备更高经济价值的石墨烯和单壁碳纳米管产品，并已开始研发用于钠电池负极的硬碳材料。
公司制备的碳产品SEM电镜图
相较于现有的工业化制备石墨烯和碳纳米管的产量规模，ROTOBOOST有望单天就达到吨级的产量规模。
未来公司可以基于对反应机理和碳生长过程的研究，通过调控反应条件来定向获得不同结构的碳材料。
在未考虑碳产品的经济收益时，熔融金属催化热裂解技术本身成本就要低于电解水制氢的成本。如果以ROTOBOOST能量产石墨烯和碳纳米管等高经济价值的碳产品来看，该技术路线制氢成本将大幅降低，从制备成本角度上看，氢气甚至成为了一个生产成本很低的“副产品”。
锂电行业中负极石墨制备成本主要是电力能耗成本，而ROTOBOOST制备技术的合成石墨后期处理单吨耗电量仅为传统石墨制备的5%-6%，可以大幅降低成本和全流程碳足迹，远优于近日生效的欧盟电池法案法定上限。
ROTOBOOST表示，熔融金属催化裂解核心技术的难点在于催化剂体系的构建和反应装置的设计。整个工艺过程控制的背后还涉及流场、温度场、力场的多物理场仿真模拟和多目标优化技术。
发力船舶、石油、化工、钢铁等多个下游应用领域
ROTOBOOST已经在船舶、石油、化工、钢铁等领域开展氢能规模化应用。其中，船舶动力属于氢能下游应用中一个非常重要的场景。船运公司面临着非常大的可持续发展约束压力。目前已有的LNG货船和未来新建的货船都需要改变为绿色能源驱动。
在船舶领域，ROTOBOOST已经和各国船级社、国际航运龙头公司展开合作，为LNG船舶、豪华邮轮以及甲醇动力船提供向氢能及绿色甲醇转型的解决方案。
据公司介绍，ROTOBOOST制氢装备可以每天在LNG船上生产10吨到40吨的氢气，相当于一个中型化工厂每天的氢气需求量。
其制氢设备可以实现模块化的叠加，逐步提升船舶绿氢的使用比例，且无需对发动机及相关阀门管道设施进行大幅改动，保障LNG船舶在全生命周期内都能够符合日趋严格的排放合规要求。
ROTOBOOST CEO Kaisa Nikulainen表示，与传统的SMR或电解槽设备相比，ROTOBOOST 工艺技术的高转换效率确保了装备尺寸的小型化，系统所需电力也明显低于目前最先进的SMR+CCS或电解水制氢技术。
而且熔融金融催化裂解产生的固体碳所需的存储空间比液态CO2少10倍，重量更是只有15%。这一点对于船运公司来说将节省更多的成本和运输空间，进一步带来收益。
在船舶上生产制备绿氢需要能够适应海上复杂多变的生产环境，拿到严苛的船级社证书。ROTOBOOST是全球首个获得美国ABS、法国BV、英国LR、意大利RINA船级社证书的公司。
此外， ROTOBOOST已在马来西亚及印度尼西亚地区布局，充分利用东南亚当地丰富的棕榈油工业资源，将棕榈油工业流程中废气废物产生的甲烷气体及残渣转化为氢气及合成气，并进一步制备为甲醇。整个生产流程充分实现了可再生、可持续发展的特征，公司正在积极推进绿色甲醇相关的权威认证。
ROTOBOOST与马来西亚国家石油公司达成合作
熔融金属催化裂解有望成为高转化、低成本、大规模、分布式的绿氢制备技术
从技术路线全局来看，电解水无需脱碳，天然气裂解制氢是在生成CO2之前先脱碳，都可实现与可再生能源和绿氢相同的零碳效果，且后者可以制备生成高附加值的碳产品，获得更大经济回报。
目前市场主要将焦点集中在风光能源+电解水的绿氢路线上，忽视了天然气催化裂解制备绿氢技术路线未来的成本优势和规模优势。前者的生产成本则依赖于风光电价成本和电解槽成本的共同下降，技术和产业化难度较大。
相较于其他制氢技术路线，催化热裂解制氢技术具有产物自行脱落反应环境、活性成分不易失活等优点，在装置小型化制氢上更具优势，将来可以实现分布式制氢。
由此，天然气裂解制氢技术可以充分依靠已经建成了的全国天然气长输管道和城市燃气网络，以及储气库、LNG接收站、加注站等广泛的存量基础设施。
从产业链整体来看，庞大的天然气基础设施网络加上天然气催热热催化裂解技术适应分布式的优势。在天然气催化热裂解技术路线下，在管网的终端可以直接生产氢气，氢气的制备、储存、运输产业链各环节成本都将大幅下降。未来甚至可以在社区、商业、建筑等节点建设天然气制氢的分布式供能系统。
ROTOBOOST即将进入量产放大阶段，加速实现规模化生产
ROTOBOOST未来将继续加大研发投入，突破量产放大阶段的材料、装备难题，加强对碳产品的质量控制，加速实现该技术的大规模量产。
从技术供给侧来看， ROTOBOOST属于国际上唯一一家进入中试阶段的甲烷催化裂解技术路线制氢公司。
商业模式上，ROTOBOOST不寻求成为一个制备绿氢的装备商，而是致力于和石油化工公司等上游客户形成深度合作，通过销售绿氢、碳产品及绿色甲醇等来获取持续性的收益。
ROTOBOOST已经和马来西亚国家石油在内的亚洲及中东多家石油龙头公司签署订单，未来将在大规模制备绿氢、绿色甲醇和碳产品、减少伴生气排放等方面展开合作。ROTOBOOST现在挪威、芬兰、中东地区及中国多地设有研发中心和生产中心，已初步形成全球化业务布局和团队建设。未来公司还将与国内头部能源及钢铁公司进行合作，形成围绕绿氢制备及应用的生态合作圈。
高瓴创投（GL Ventures）项目负责人表示：
ROTOBOOST独特的催化裂解制氢技术能够高效利用甲烷生产氢气和高附加值的碳产品，在航运和油气行业脱碳、低碳电极材料、废弃甲烷的高值利用等领域拥有极大的应用前景。ROTOBOOST创始人及团队研发能力强，国际化程度高，商业拓展极具策略性，公司的技术和产品得到了各国船级社、国际航运龙头企业和油气巨头们的认可并达成了正式的合作意向。高瓴创投（GL Ventures）期待ROTOBOOST在全球绿色转型和氢能变革浪潮中发挥越来越重要的作用。
本文参考资料：
1.何阳东,常宏岗,王丹等.熔融金属法甲烷裂解制氢和碳材料研究进展[J].化工进展,2023,42(03):1270-1280.
2.张超,宋鹏飞,肖立等.天然气催化裂解制氢与熔融金属裂解制氢的技术分析[J].低碳化学与化工,2023,48(02):127-132.
本文来自36氪，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
