天然氣摻氫相關(guān)應(yīng)用技術(shù)在2000年之后開始被深入研究。其中有部分研究成果被公開。香橙會(huì)研究院選取全球有代表性的三份研究報(bào)告，幫助中國(guó)行業(yè)揭開天然氣摻氫應(yīng)用性質(zhì)的面紗。

3份報(bào)告介紹報(bào)告一：2002－2006年的Naturalhy項(xiàng)目報(bào)告

Naturalhy是一個(gè)綜合項(xiàng)目，該項(xiàng)目由歐盟委員會(huì)通過第六框架計(jì)劃（2002－2006）共同資助。Naturalhy認(rèn)為“將氫作為一種現(xiàn)實(shí)的能源選擇迫在眉睫，必須在現(xiàn)有廣泛的天然氣系統(tǒng)范圍內(nèi)采取切實(shí)可行的策略。這是在未來30至50年內(nèi)在歐洲大規(guī)模推廣氫氣的唯一現(xiàn)實(shí)解決方案�！北敬雾�(xiàng)目的直接目的為：發(fā)現(xiàn)并解決將氫氣逐步引入天然氣網(wǎng)絡(luò)的障礙。

細(xì)分目標(biāo)可以歸納為以下四個(gè)方面：

1、經(jīng)濟(jì)方面，分析過渡性天然氣／氫氣系統(tǒng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響，并將其與當(dāng)前的天然氣及相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行比較，特別是在創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)、維護(hù)、資本投資和總經(jīng)濟(jì)成本方面。

2、技術(shù)方面，對(duì)使用氫技術(shù)過程中的安全性，耐用性和管道完整性的問題將進(jìn)行調(diào)查并開發(fā)出新的設(shè)備。具體的聚焦點(diǎn)為爆炸、老化與修理。

3、法規(guī)方面，評(píng)估有關(guān)氫氣／天然氣混合物的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的現(xiàn)狀，并確定必要的修改并啟動(dòng)所需的更改。

4、決策方面，開發(fā)決策支持工具，以評(píng)估現(xiàn)有天然氣系統(tǒng)（傳輸，存儲(chǔ)，分配，最終用戶基礎(chǔ)設(shè)施和最終用戶設(shè)備）對(duì)氫氣／天然氣混合物的適用性，并開發(fā)模型以確定經(jīng)濟(jì)性。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)由39個(gè)合作伙伴組成的國(guó)際財(cái)團(tuán)，由NV Nederlandse Gasunie統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。Gasunie成立于1963年，是荷蘭的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)輸公司。
由于Naturalhy項(xiàng)目具體的試驗(yàn)場(chǎng)所，手段，具體試驗(yàn)參數(shù)披露較少，并且關(guān)于結(jié)論方面的信息披露的也較為零散和專業(yè)，在本文中先不對(duì)該項(xiàng)目具體的試驗(yàn)數(shù)據(jù)做深入討論，只對(duì)部分主要結(jié)論做展示。關(guān)于經(jīng)濟(jì)性方面，Naturalhy評(píng)估了通過富氫天然氣撬動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的可行性。關(guān)于技術(shù)方面，Naturalhy主要披露了天然氣管道的修理方法、爆炸情況。

報(bào)告二：2008－2011年Sustainable Ameland項(xiàng)目報(bào)告

該項(xiàng)目第一次長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試了天然氣摻氫的家用性能。

該項(xiàng)目選擇了風(fēng)景秀麗的旅游小鎮(zhèn)Ameland Nes，通過用同樣材料建設(shè)通富氫天然氣的管道和用來對(duì)比的通純天然氣的管道，以此來研究富氫天然氣對(duì)管道的影響。項(xiàng)目第一年采用外運(yùn)瓶裝的氫氣進(jìn)行混合，此后三年的氫氣來源為試驗(yàn)地附近的太陽(yáng)能發(fā)電制氫。

報(bào)告三：2013年美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）發(fā)布的《天然氣管道混入氫的關(guān)鍵技術(shù)報(bào)告》

該報(bào)告為綜述性報(bào)告，總結(jié)了美國(guó)本土天然氣摻氫研究成果，并且也結(jié)合了全球其它重要的研究成果。該報(bào)告由天然氣技術(shù)研究院（GTI）完成，主要提供給NREL。項(xiàng)目也由“美國(guó)能源部的燃料電池技術(shù)項(xiàng)目”資助。該報(bào)告的完成得到了H2Pump LLC，NaturalHy項(xiàng)目，AP公司，Power ＆ Energy Inc和CB＆I Lummus Technology的支持。

本篇報(bào)告的數(shù)據(jù)主要來源于：NaturalHy報(bào)告，CTC（Concurrent Technologies Corp． PA， US）報(bào)告，IEA溫室氣體研究項(xiàng)目中的報(bào)告，以及美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)，美國(guó)天然氣基金會(huì)，美國(guó)石油協(xié)會(huì)，Hydrogenics公司，通用汽車公司，Directed Technologies， Inc，Radian International LLC，美國(guó)環(huán)境保護(hù)局，美國(guó)能源信息管理局，日本能源經(jīng)濟(jì)研究所，歐洲工業(yè)氣體協(xié)會(huì)，荷蘭GASTEC科技公司，荷蘭EET項(xiàng)目等研究成果。    香橙會(huì)研究院從上述三個(gè)報(bào)告中，提煉出凝練出經(jīng)濟(jì)社會(huì)意義、使用安全與管道耐久性以及終端家用情況三大方面結(jié)論分享給讀者。

HCNG是打開氫能社會(huì)的一把金鑰匙

由于可再生能源的波段性，區(qū)域局限性，其大規(guī)模使用不得不依賴高效并且靈活的能量存儲(chǔ)載體。同樣的能量，如果采用鹽穴儲(chǔ)氫，其成本比鋰離子電池存儲(chǔ)電能成本低100倍。而如果重新利用天然氣管道運(yùn)輸氫，其能力為電網(wǎng)輸送能力的效率高至少10倍（數(shù)據(jù)來源：歐洲2×40GW項(xiàng)目計(jì)劃）。然而由于下游缺乏對(duì)氫氣的應(yīng)用場(chǎng)景，且應(yīng)用端投資較大，上游便無法大規(guī)模生產(chǎn)氫氣，而這又導(dǎo)致了氫氣價(jià)格居高不下，下游的應(yīng)用則更難推廣。

天然氣摻氫HCNG（hydrogen compressed natural gas）也被稱為Hythan（hydrogen－methane－mixture）。由于其有潛力直接利用天然氣管道，投資少，可以直接接觸到廣泛的消費(fèi)者，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益迅速，并且可以允許一部分的氫含量波動(dòng)（此特點(diǎn)與可再生能源制氫具有間歇性的特點(diǎn)契合），因此被認(rèn)為是撬動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)鏈，解決氫能全產(chǎn)業(yè)面臨的“先有雞還是現(xiàn)有蛋”問題的金鑰匙。

氫氣與天然氣基本性質(zhì)比較

首先，從氫和天然氣的基本參數(shù)對(duì)比（表1）可以看出：1、燃燒能量方面：氫氣密度較低，但單位質(zhì)量的燃燒熱遠(yuǎn)大于天然氣（氫約144MJ／kg，天然氣為47．5MJ／kg）。2、燃燒性質(zhì)方面：氫更容易點(diǎn)燃且其火焰速率要遠(yuǎn)快于天然氣。3、安全性方面：雖然氫在PE管道和鐵制管道中的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)高于天然氣5倍左右（表1，2），容易造成泄露，但是其在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)也遠(yuǎn)大于天然氣，這樣便不易造成擴(kuò)散后的聚集，從而降低了危險(xiǎn)性。

表1． 天然氣與氫基本參數(shù)對(duì)比（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）

表2． 氫在塑料管的氫和甲烷的滲透系數(shù)（單位10－3×ft3－mil／ft／day／psig）

資料來源：NREL