近日，Kent大学与曼彻斯特大学合作发表了一项关于化学循环重整（Chemical Looping Reforming, CLR）制氢技术的综合评估研究，题为《Multi-scale Analysis of Hydrogen Production via Chemical Looping Reforming》。

化学循环重整是一种集制氢与碳捕获于一体的新兴技术路线。与传统蒸汽甲烷重整（SMR）需要额外安装碳捕获装置不同，CLR通过在反应器内部利用氧载体材料实现原位碳捕获（in situ carbon capture），避免了高能耗的CO₂分离步骤。

研究团队在2MW和600MW两种规模下对填充床化学循环反应器进行了系统评估。核心发现包括：

热效率方面：CLR制氢系统的热效率范围为53%至75%，具体取决于热管理策略和电力供应方案。这一效率范围与传统SMR加碳捕获技术具有竞争力，部分配置下甚至更优。

碳捕获方面：原位碳捕获率达到90%至99%的高水平，远超现有化石燃料制氢+后处理碳捕获方案通常85-90%的捕获率。

碳排放方面：在可输出蒸汽的条件下，CLR系统的CO₂排放可降低至净零甚至净负值。

研究提出了三种热管理策略，分别评估了理想化高性能布局和兼容现有硬件约束的配置。同时考察了不同电力供应场景对系统整体性能的影响。

化学循环技术当前面临的主要挑战包括氧载体材料的长期稳定性、反应器放大工程、以及系统动态控制等。该研究通过多尺度建模提供了在现实硬件约束下的性能基准，为CLR技术从实验室走向工业化提供了重要参考。

从全球氢能发展格局看，低碳制氢技术路线的多元化是行业趋势。CLR作为兼具高效率和高碳捕获率的制氢路径，有望在天然气资源丰富地区获得商业应用。 （来源：Carbon Capture Magazine）