虽然人们关注的焦点分别是由天然气和可再生能源生产的蓝色或绿色氢气，但大约有十几家能源和技术公司正在悄悄地致力于生产绿氢，其副产品可能对电动汽车市场至关重要。
绿和蓝氢一样，依赖于天然气，但它使用一种称为甲烷热解的生产途径。
热解将天然气甲烷分子 (CH4) 分解为氢气和固体碳。
其结果是黑金，一种可以转化为人造石墨的碳粉，人造石墨是世界上每一个电动汽车电池中都发现的一种利润日益丰厚的关键矿物。
“我们都知道锂的发展轨迹，而且电池中的石墨含量比锂还多，”位于阿尔伯塔省埃德蒙顿的设计和工程公司Stantec氢解决方案总监Nathan Ashcroft说道。
“将未来工业与电池和锂结合起来，例如人造石墨和高价值碳，这才是你真正想要去的地方，”Ashcroft说。
此外，他补充说，通过甲烷热解生产氢气效率更高。
Ashcroft说，多年来他一直在研究和讲授热解的优点。“绿氢和蓝氢的耗水量很高；大约需要10公斤水才能产生1公斤蓝色或绿色氢气，”他说。
美国的缺水地区、西南部沙漠、二叠纪盆地或世界上天然气和基础设施丰富但水资源匮乏的部分地区，“这些都是未来甲烷热解感兴趣的地方，”Ashcroft说。
Ashcroft说：“日本、韩国和中国已经抓住了这一点，他们在亚洲围绕天然气热解工艺有着相当大的势头。” “这并不容易，但碳方程具有价值。”
美国依赖石墨，但不生产任何天然或合成石墨。
根据内政部科学和统计部门美国地质调查局 (USGS) 的数据，2021年，95家美国公司消耗了45,000吨天然石墨，价值4,100万美元，一年内增长了41%。其中大部分来自中国。
与此同时，据美国地质勘探局称，一个大型锂离子电动汽车电池工厂每年可能需要35,200吨石墨作为电池组的阳极材料。
电池等待安装在福特汽车公司电池供电的F-150 Lightning车架上… [+]法新社通过盖蒂图片社
天然石墨的开采成本较低——每吨4,000至7,000美元。合成石墨每吨价格高达9,000美元以上。石墨约占电池总成本的10%。
Novonix首席执行官Chris Burns博士表示：“我们将看到北美石墨的巨大增长，这一切都是由电池制造商推动的，这些制造商主要为汽车行业以及能源存储行业生产电池。”
总部位于澳大利亚的Novonix是一家电池材料和技术公司，计划于2024年底在田纳西州查塔努加开设美国第一家商业电池级石墨工厂。
该公司于2022年10月获得美国能源部1.5亿美元拨款，用于建设价值10亿美元的工厂。
中国因素
在美国等待其第一座合成石墨生产厂之际，中国仍然拥有世界上大部分石墨。
中国麻山 – 5月28日，一名石墨工人走过麻山金阳石墨工厂。华盛顿邮报通过盖蒂图片社
根据美国地质勘探局的数据，中国的产量占世界总产量的近 80%。北美（加拿大和墨西哥）的石墨产量仅占全球的1.2%。
与世界前五名生产国——中国、巴西、莫桑比克、俄罗斯和马达加斯加——的供应量相比，这个数字相形见绌。
“我们今天讨论的几乎所有实用的汽车、能源存储、消费电子产品中，每辆汽车中的每块电池几乎都含有石墨，”伯恩斯说。“如果你看看天然石墨或合成石墨，就会发现只有少数公司在谈论尝试在北美建造石墨。”
他表示，到2030年，仅北美地区的石墨需求量就将超过100万吨/年。
与此同时，“中国控制着市场，”伯恩斯说。“如果他们控制上游材料，他们就可以控制或抑制亚洲市场以外的增长，”他补充道。
伯恩斯表示：“中美之间的紧张局势不会带来稳定的供应链。”
一名男子在黑龙江省鸡西市一家石墨公司的车间里工作… [+]新华社/盖蒂图片社
10月19日，中国商务部宣布对电池级石墨实施新的出口管制。从12月1日开始，美国公司将需要申请从中国进口合成石墨和天然石墨的许可证，中国拥有全球天然石墨供应量的三分之二。
美国公司已经受到301条款关税，即对从中国进口的石墨征收25%的关税，该关税将于12月审查豁免延期。
Novonix将在全球生产人造石墨。
对于其田纳西州工厂，Novonix将把其最大股东Phillips 66的石油焦重新加工成电池粉末，供LG Energy Solution、松下和三星SDI等电池制造商使用。
“当我们购买石油焦产品时，我们几乎是将这些产品升级改造为更清洁的生态系统。如果这些物质没有完全蒸馏到焦化水平，它们可能会作为燃料级焦炭或用于发电的船用油出售，”伯恩斯说。
Novonix表示，它最终可能会转向替代原料，例如来自热解或生物质的固体碳，以降低成本或碳强度的石墨作为原料。
“对话本身就很复杂。通过热解获得固体碳是否会更清洁，我认为答案的最终结果是肯定的，”他说。
规模虽小但不断扩大的市场
全球只有不到十几家小公司正在测试甲烷热解生产绿松石氢，但在过去两年里，它们已经吸引了包括一些大型能源公司在内的数十家能源公司的数百万美元投资。
Grandview Research的数据显示，今年全球氢市场价值约为1700亿美元，但预计到2030年将扩大到3000亿美元以上。
到2030年，当许多能源公司和政府承诺实现净零排放或实现全球气候目标时，仅价值1500万美元的绿氢市场预计将增长至1440亿美元。
美国只有一家商业热解厂，即位于内布拉斯加州哈勒姆的Monolith Nebraska LLC的Olive Creek工厂。美国能源部为该工厂提供约10亿美元的贷款担保，该工厂生产和销售氢气以生产农业用氨。美国轮胎巨头米其林和固特异购买炭黑副产品。
总部位于加利福尼亚州圣莫尼卡的C-Zero计划成为下一个并提高效率。
“我们方法的独特之处在于不使用大量电力，而且我们生产少量的水，”C-Zero首席执行官兼联合创始人扎克·琼斯 (Zach Jones) 说。
蓝色和绿色的氢需要水来生产，绿色的氢需要更多的能量来分裂分子。
琼斯说：“从热力学角度来看，从碳中提取氢所需的能量比从氧中提取氢所需的能量少七倍半。” “我们消耗一些生产的氢气来推动反应，因此部署我们的技术所需的唯一能源是天然气，可以是韩国或日本海岸附近装满液化天然气的管道或油轮。”
C-Zero专注于韩国、日本、东南亚，同时也关注北美和欧洲的高纬度地区。
“如果它在亚洲行不通，那么在任何地方也行不通。他们没有任何地方可以封存二氧化碳。可再生能源产能系数不是很好，而且他们有强烈的社会意愿支付溢价来脱碳。这将是其最初的市场，”琼斯说。
自2018年推出以来，C-Zero吸引了来自Breakthrough Energy Ventures、Eni Next、三菱重工、AP Ventures、SK Gas、Engie New Ventures和Trafigura的投资。
美国能源部能源效率和可再生能源办公室的氢能和燃料电池技术办公室于2020年1月向C-Zero授予100万美元。
虽然该公司的试点将于2024年第一季度全面投入运行并贯穿全年，但琼斯表示，他还应该知道该公司计划在2024年第二季度之前将其第一个商业热解设施放置在哪里。
他表示，他希望将商业运营出售给“任何涉及天然气价值链的实体、生产商、分销商、拥有庞大资产负债表和开发化学工艺历史的消费者，以及一家可以帮助工程设计的公司并扩大规模。”
热解仍然存在障碍。
“任何甲烷热解过程面临的挑战是，你会以固体碳的形式浪费掉天然气中一半的能量，”琼斯说。
翻译：产生相同数量的能量需要两倍的天然气。
琼斯说：“如果上游甲烷排放确实很脏，并且将其运行到需要两倍天然气的过程中，那么这些上游甲烷排放可能会咬你两次，而它们只会咬蓝氢一次。”
琼斯表示，他希望从上游甲烷排放的角度来看天然气得到净化。
“这不是一个迷人的过程。您仍然与化石燃料息息相关。你必须将大量的碳放回地下。你浪费了天然气一半的能量，所以它并不适合任何人的最佳选择。从公关的角度来看，这看起来不太好，”琼斯说。
他说，这就是为什么初创科技公司而不是石油和天然气巨头正在推动热解。
“我们觉得我们在正确的时间出现在正确的地点，拥有正确的想法，”琼斯说。
美国石油协会天然气市场副总裁Rob Jennings表示，“大约30家API会员公司在整个价值链上投资了氢技术。”
那些参与热解的人大多保持低调。
据几位熟悉这些项目的消息人士透露，一些石油和天然气巨头正在测试甲烷热解的商业可行性，并计划在一年内公布结果。除此之外，还有蟋蟀。
阿什克罗夫特表示：“美国各大公司的碳货币化永远不会成为他们核心业务的一部分。” “我不指望世界上的埃克森美孚公司会进入合成石墨精炼行业，但他们会通过销售这种原料赚到一大笔钱。”
氢+电动汽车=拜登的能源政策
虽然氢气生产和电动汽车扩张是拜登总统能源政策的核心，但向这两个项目注入数十亿美元的政府并没有将两者联系起来。
美国总统乔·拜登在福特迪尔伯恩开发中心驾驶新型电动福特F-150 Lightning … [+]法新社通过盖蒂图片社
本月，白宫和能源部宣布斥资70亿美元推进七个美国地区清洁氢中心(H2Hub)，以“加速低成本清洁氢的商业规模部署”。
大约三分之二的资金将用于推进由可再生能源生产的绿色氢项目。另外三分之一将是蓝氢项目，使用一种称为蒸汽甲烷重整的过程，将分子分解成氢气和二氧化碳气体，并将二氧化碳封存在地下。
拜登总统的声明中没有提及甲烷热解。
能源部告诉福布斯，它尚未确定甲烷热解是否“清洁”。
它必须首先检查甲烷热解“从井到门”的生命周期排放，随着财政部准备发布有关如何发放著名的通货膨胀减少法案中概述的氢气生产激励措施的法规，这一过程正在进行中。
美国能源部考虑了原料（在本例中为天然气）的上游排放。它检查生产设施本身的排放。
“因此，甲烷热解产生的氢气是否被认为是‘清洁’的问题将取决于生命周期其他部分的潜在排放，”美国能源部表示。
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